定量遥感_第3章_大气纠正

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1、第三章光学图像的大气纠正Chapter3AtmosphericCorrection主讲人：鲁蕾兰州大学资源环境学院定量遥感对大多数光学遥感图像而言，气溶胶、云层及其阴影的存在降低了其可利用性。几乎所有能够传递冠层生物物理参数的冠层模型都是建立在地表反射率基础上，因此，精确获得地表反射率显得越来越重要。从遥感图像获得地表反射率的过程通常叫做光学遥感的大气纠正。大气效应：分子和气溶胶的散射气体的吸收大气纠正：大气参数估计地表反射率的反演（1）对于近红外与可见光波段，大气自身辐射可以忽略不计，大气路径辐射项主要来源于大

2、气对太阳辐射的多次散射。对于多次散射的计算可以通过求解辐射传输方程（如离散坐标法），或者直接用蒙特卡洛方法模拟获得。在实际应用中，我们又往往通过已有的大气辐射传输模式软件来计算，如6S软件，Lowtran软件，Modtran软件等。（2）对于热红外波段，多次散射一般可以忽略不计，但大气和地表自身发射必须考虑。（3）对于中红外波段，则既需要考虑地表与大气自身的发射，同时又要考虑大气的多次散射作用，因此更加复杂。主要内容单视角图像的纠正方法多视角图像的纠正方法大气水汽含量的估算方法单视角图像的纠正方法基于定量的方法假

3、设：一幅图像中部分像元的反射率不随时间变化。若有N个反射率不随时间变化的像元能够从不同时刻的M图像上辨认出，选择一幅清晰的图像J作为参考图像，则可用基于N个像元的线性回归来将其他图像标准化为图像J。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。图像i波段k的所有其他像元的标准化公式为为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮

4、度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。为图像J的辐射亮度；表示另一图像的辐射亮度。单视角图像的纠正方法基于定量的方法——基于地面线性回归的经验模型法假设地面目标的反射率与遥感探测器获得的信号之间具有线性关系，通过获取遥感影像上特定地物的灰度值与其成像时相应的地面目标反射光谱的测量值，建立二者之间的线性回归方程，在此基础上对整幅影像进行大气校正。单视角图像的纠正方法基于定量的方法大气层顶辐射（TOA）和地表反射率为非线性关系，故其标准化与地表反射率的标准化不一样。TOA辐射亮度为为

5、路径辐射；是地表反射率；为入射辐照度；是大气的球面反射率；是太阳天顶角的余弦；是地球表面到传感器的总透过率；为太阳到地表的总透过率。单视角图像的纠正方法基于定量的方法引入查找表的方法：用一个带有自变量（气溶胶厚度和水汽含量）的辐射传输包（如MODTRAN或6S）为每幅图像的变量，等建表。通过假设气溶胶光学厚度和水汽含量的数值来确定相关图像J的不变像元的光谱反射率，即单视角图像的纠正方法基于定量的方法引入查找表的方法：通过搜索第一步得到的表和“不变”像元的TOA辐射匹配来确定其他图像的气溶胶和（或）水汽含量。知道大

6、气变量后获取图像其他像元的地表反射率。单视角图像的纠正方法直方图匹配假设：清晰和模糊区域的地表反射率直方图相同。先在一幅图像上辨认出清晰和模糊地区域，然后匹配模糊区域和清晰区域的反射率直方图。单视角图像的纠正方法暗目标法假设：待校正的遥感图像上存在黑暗像元，地表朗伯反射和大气性质均一；忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下，反射率很小的暗像元，由于大气的影响，其反射率相对增加。将其他像元减去这些暗像元的像元值，就能减少大气（主要是大气散射）对整幅影像的影响，达到大气校正的目的。郑伟，曾志远.遥感图像

7、大气校正的黑暗像元法.国土资源遥感，2005,1：8-11.单视角图像的纠正方法地表邻近效应由在大气和陆地表面之间复杂的多次散射引起，使得暗像元变亮而亮像元变暗。对遥感数据的实际影响表现为图像有点模糊和缺乏对比度。单视角图像的纠正方法新算法(Liangetal.,2001)——ETM+气溶胶光学厚度的估算地表邻近效应的校正（1）建立查找表利用MODTRAN，模拟不同地表反射率条件下，以及不同太阳天顶角、气溶胶光学厚度以及水汽含量的路径辐射、大气的球面反射率以及，由此建立这三个变量的查找表。单视角图像的纠正方法(2

8、)气溶胶光学厚度的估算假设各类地物在不同天气条件下的平均地表反射率相同；利用波段4、5、7将所有像元区分为一些特定覆盖类型；对前三个可见光波段进行平均反射率匹配；假设给定地表反射率，模糊区域的气溶胶光学厚度可通过搜索查找表来确定；假设给定气溶胶光学厚度，可直接搜索查找表来确定地表反射率。单视角图像的纠正方法(3)地表邻近效应地表邻近效应属于典型的三维辐射传输问题。通过利用