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《基于遥感影像的大气辐射校正和反射率反演方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第9卷4期应用气象学报Vol.9,No.41998年11月QUARTERLYJOURNALOFAPPLIEDMETEOROLOGYNovember1998基于遥感影像的大气辐射校正和反射率反演方法田庆久郑兰芬童庆禧(中国科学院遥感应用研究所,北京100101)提要应用1995年7月在法国LaCrau辐射校正场进行的遥感实验获得的SPOTHRV数据,在DOS方法的基础上,合理分析假设暗体反射率值,并结合Lowtran-7、6S、Modtran-3大气辐射传输模型进行大气模拟,研究并发展基于遥感影像信息的快速、经济、有效的大气辐射校正和反射率反
2、演方法.通过LaCrau场的反射率反演值与实时测量反射率值相比较,分析评价了该研究方法的有效性.关键词:遥感影像辐射定标大气辐射校正反射率反演引言近20年来,定量遥感技术迅速发展,特别是利用多遥感器、多时相遥感数据进行监测和分析全球资源环境、气候变化等的需要,使得遥感数据的定标、大气辐射校正和地表物理量反演方法的研究越来越受到重视.就太阳反射光谱区的遥感数据而言,大气辐射校正和反射率反演方法研究的目的就是将这些卫星遥感定标后的表观辐亮度转换为反映地物真实信息的地表反射率.最理想的大气辐射校正和反射率反演方法应该是仅通过遥感影像信息,而不需要野
3、外场地测量等辅助数据,并且能够适用于历史数据和很偏远的研究区域.最早基于图像的大气辐射校正法是利用清洁水体的象元值直接取代大气程辐射,不考[1]虑大气其它因素的影响.后来对该方法加以改进形成暗体减法,即DOS法(Dark-Ob-[2]jectSubtraction).另外还有RM、CMM、RIM法等.但这些方法主要解决的是程辐射问题,对大气透过率和天空光向下漫射辐射的影响没有校正.本文应用1995年7月在法国LaCrau辐射校正场进行的遥感试验获得的SPOT数据,研究并发展基于遥感影像信息的快速、经济、有效的大气辐射校正和反射率反演方法.1大
4、气辐射校正简化理论模型假设天空辐照度各向同性和地面朗伯面反射,并忽略大气的折射、湍流和偏振,由遥[3]感方程,地物表面反射辐亮度是太阳辐照度和表面反射率的函数:国家自然科学基金委员会“遥感信息机理和传输”课题资助.1997-08-14收到,1997-10-06收到修改稿.4期田庆久等:基于遥感影像的大气辐射校正和反射率反演方法457Lg=(g/)[Eo()coszexp(-secz)+Ed↓](1)式中Lg为地物表面反射辐亮度;g为地物表面反射率;E0()为大气层外相应波长的太阳光谱辐照度;z为太阳天顶角;
5、为相应波长的大气光学厚度;Ed↓为由天空光漫射到地表面的光谱辐照度.由卫星接收到的表观辐亮度是地面辐亮度、大气透过率和由于大气散射造成的向上大气光谱辐亮度Ld↑(即:程辐射)的函数:Ls=Lgexp(-sec)+Ld↑(2)其中为卫星遥感器观测角.由式(1)、(2)可得:g=(Ls-Ld↑)/[E0()coszz+Ed↓](3)式中z和为向下和向上的大气透过率.在z和小于70°角时,在大气散射和弱吸收(可见和短波红外)情况下,z和可近似为exp(-secz)和ex
6、p(-sec).当忽略大气影响时,卫星表观反射率可写为gu=(Ls)/(E0()cosz)(4)其中u表示反射率还未经大气校正.由式(3),Ls可由星上或地面定标结果求得;E0()可由探测器响应函数计算求得;z由日期和时间计算得;可从数据头文件中读出.因此要解决g,还有4个未知数:z、、Ld↑、Ed↓.该4个未知数可通过大气辐射传输模型进行模拟估算.由式(3)还可看到,象元间的多次散射影响也没有考虑,该影响可降低象元间的反差,但由于邻界作用是相当复杂的且计算量大,而常常被忽略.地形因子也没有考虑
7、,对研究区地形不复杂的地区也可忽略.2实验1995年7月15日SPOT-2对LaCrau场和附近的Camargue应用研究区扫描成像,扫描宽度为60km,每行扫描象元为6000个.该影像既有地中海域、阿尔卑斯山区、罗拉河,也有湖水、池塘、各种小田块等,形成明显的空间变化和辐射反差.SPOT-2的HRV遥感器分4个通道(绿波段XS1:0.5～0.59m;红波段XS2:0.61～0.68m;近红外波段XS3:0.79～0.89m)和全色波段(0.51～0.73m).每次扫描时遥感器几何参数及太阳参数如下:太阳观测角(z)25.2°;太阳
8、方位角(z)145°;遥感器观测角()3.6°;遥感器方位角()102°.LaCrau场地光谱反射率测量是用SPOT模拟辐射计进行的.此辐射计是针对SPO
