基于矩匹配算法的山区影像地形辐射校正方法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷第1期地理与地理信息科学、，01．22No．12006年1月GeographyandGeo——InformationScienceJanuary2006基于矩匹配算法的山区影像地形辐射校正方法研究钟耀武1，2，刘良云，王纪华2，阎广建(1．北京师范大学地理学与遥感科学学院遥感科学国家重点实验室，北京100875；2，国家农业信息化工程技术研究中心。北京100089)摘要：针对山区遥感影像地形辐射校正问题，应用现有模型(如C校正)进行地形辐射校正很难达到理想效果。引入矩匹配算法，利用DEM数

2、据计算坡度、坡向等地形信息，以特定坡度和坡向数据为参考依据，对影像进行地形辐射校正。通过北京房山区SP(]，r5影像进行试验，表明该方法能在很大程度上消除地形阴影，更好地反映阴影区域的细节信息，同时光谱特性保真程度较好，原模糊的影像区域通过处理基本上达到有效识别地物的要求。关键词：矩匹配；山区影像；地形辐射校正中圈分类号：TP75文献标识码：A文章编号：1672—0504(2006)01—0031—04数据源，其空间分辨率高，应用日益广泛，在开展资0引言源精确调查中作用十分突出。本文针对山区的山区影像的一个显著特点就是存在大量的阴影SPOT5影

3、像，利用DEM数据中坡度、坡向数据，采区域，因为山区地表辐射受地形影响严重，不同坡用矩匹配算法进行地形辐射校正，能够有效消除山度、坡向的太阳直射辐射差异很大，特别是低太阳高区影像的地形辐射差异。度、高地形起伏区域遥感影像的阴影尤其突出。此1地形辐射校正原理和方法外天空散射光以及邻近坡地的交叉辐射也受地形条件影响。阴影区域的存在给遥感影像的分类识别和由于自然现象固有的随机特性，多数遥感数据山区影像定量遥感应用带来困难，如降低山区影像以随机变量的形式出现，这些变量的随机变化往往的分类精度[1,2]、造成影像阴影区域地物属性信息失掩盖了被研究对象的特

4、征。统计分析方法有助于分真、增大山区森林覆盖的遥感误差等。地形辐射校析这些特征，并能减少其可能产生的不利影响，因而正是山区影像处理中重要的环节，通过地形辐射校在各种遥感应用中被广泛采用。此外基于统计分析正能够提高山区遥感影像分类精度、降低地表信息的地形辐射校正方法在校正局部地区遥感影像的地的遥感反演误差等，从而最大限度提高山区遥感调形影响时能够很好地发挥作用。查的精度。1．1典型的经验统计校正方法—C校正目前国外文献中介绍的典型地形辐射校正方法C校正是目前应用较广泛的地形辐射校正模主要分为两大类：一是经验统计模型，如波段比模型。定义'，；为i像

5、元太阳直射光入射角，则c0s'，i可型l3J、余弦校正模型[]以及C校正模型等[5-7】；二是命名为光照系数，计算方法为：物理模型，主要是基于辐射传输理论[加]，通过研1208=0060pcos0z+sin0osin。z∞6(一屯)(1)究光与地表相互作用的物理过程进行地形辐射校式中：e。为坡度；e2为太阳天顶角；屯为太阳方位角；正。传统的余弦校正模型假定地表反射遵循朗伯体为坡向。反射规律，常过低估计地形光照面的反射率而过高通过研究崎岖山地的影像数据处理发现，每个估计地形背光面的反射率；C校正模型一定程度上波段的反射率pT和COSi之间存在一个

6、线性相关：避免了余弦校正模型存在的问题，但C校正模型所Or=al+o(alx．bl为波段的经验系数)(2)假定的线性关系只对特定地表存在。经验统计模型根据这个线性相关，提出C校正模型：和物理模型的适用范围都非常有限。而且由于山区地表的复杂性，很难建立统一标准的被广泛接受的PPHH=FFrrrr(＼曼)／其炅中c。；一alX(3)模型。式中：pH为水平地表反射；pT为斜坡地表反射。SPOT5卫星影像是一种连续、稳定、可靠的遥感C校正模型一定程度上避免了余弦校正模型在收稿日期：2005一O9—29；修订日期：2005-11-24基金项目：农业部“农

7、业环境监测”项目(070405)；国家科技攻关计划“三种模式管理决策支持系统的构建研究”(2004BA617B一5)作者简介：钟耀武(1981一)，男，硕士，主要从事遥感图像处理与遥感应用研究。*通讯作者E—mail：liuly~nercita．org．cn维普资讯http://www.cqvip.com第32页地理与地理信息科学第22卷低光照参数地区的过度校正问题，特别是对地形背表1试验数据基本参数Table1Themainl~u'ametersoftheSPOT5data光面效果更好，但同时它也明显缺乏一个准确的物usedfortol~gr

8、aphi~eorreetiort理解释，实际上式(2)所描述的线性关系只是对特殊地表可能存在，对复杂的山区地表影像则很难成立。通过分析本文选用的北京山