基于6S模型CBERS影像的大气校正研究.pdf

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1、◇高教论述◇2011年第27期基于6S模型CBERS影像的大气校正研究井研张辽辽（郑州大学水利与环境学院河南郑州450001）【摘要】本文介绍了选择6S模型构建查找表对CBERS02B卫星CCD的1、3、4波段数据进行大气纠正的方法。具体来说，实现辐射定标得到大气表观反射率；利用6S模型进行辐射传输运算，构建查找表；线性插值得到三个波段不同AOD的大气参数；选取暗像元，利用线性关系，获得大气纠正参数，生成地表真实反射率影像，实现CBERS影像的大气纠正。结果表明,该方法能精确实现对CBERS影像数据大气校正。【关键词】CBERS影像；大气校正

2、；6S模型；查找表；暗像元法0.前言Lλ=Gain*DN+Bias(5)随着遥感技术的不断发展，人们对遥感信息的质量要求也提出新式中DN为原始影像的像元灰度值，无量纲，取值范围为0～255；的需求。从以前定性的目视解译和自动的计算机解译等方法逐渐向着Gain和Bias分别为增益和偏移值。遥感信息定量化的方向发展。定量遥感应用的基础是遥感地表应用参2.2大气表观反射率的计算数定量反演[1]。但是，到目前为止，纵观国内外的研究现状，遥感图像的地物在大气顶部光谱反射率计算公式如下[7]：大气校正仍然是遥感图像处理过程中最复杂，也是最薄弱的环节之2π

3、·L·dρ=λ(6)一。常用的大气纠正方法有黑暗像元法、直方图匹配法、辐射传输模型TOAE·cos(θ）λs法等方法。在当前诸多的大气校正模型中，辐射传输模型依然是比较式中π为常数；L是表观辐射亮度；d为日地天文单位距离；E为λλ可靠而常用的方法。大气层顶的平均太阳光谱幅照度；θ为太阳天顶角。本研究将阐述大气校正的原理及辐射传输模型方法之一(6S)的大s气校正的计算过程，在此基础上通过实验研究，提高了影像质量，从而本研究选取1、3、4波段，运用ENVI4.7的BandMath模块进行波满足应用的需求。段运算，以实现图像DN值→辐射亮度值→大气

4、表观反射率的转换。1.原理与基本算法分析2.3角度信息的计算像元的角度信息包括太阳天顶角、方位角和卫星天顶角、方位角。1.1大气校正的原理及算法已知太阳高度角与太阳天顶角互余，由头文件中的太阳高度角可在地表为均一朗伯面、大气水平均匀的假设条件下，大气顶部反[2]计算得到太阳天顶角。射率计算公式如下:卫星天顶角及相对方位角均设为0°，原因是CBERS-02BCCD传T(μ)T(μ)ρ（μ，μ，准）svssvρ（μ，μ，准）=ρ（μ，μ，准）+(1)感器观测天顶角与视场角较小，可看作垂直观测[5]。Topsv0sv[1-ρ（μ，μ，准）]Sssv

5、2.4查找表的构建式中ρ为大气顶部反射率；ρ为大气的路径辐射项等效反射率；Top0利用6S辐射传输计算时，要设定不同的几何参数、气溶胶参数、T(μ)为下行辐射总透过率，T(μ)为上行辐射总透过率；μ=cosθ，μ=svssv波段、地表参数。cosθ；θ、θ、准分别为太阳天顶角、观测天顶角和方位角；ρs为地表反vsv几何参数：太阳天顶角7个(0°,6°,12°,20°,24°,35.2°,48°)；观测天顶射率；S为大气下界的半球反射率。角和相对方位角设为0°；气溶胶参数：大陆型气溶胶，0.55μm的光学T(μs)和T(μv)总以乘积形式出现，

6、可看做一个参数xc考虑。为了方厚度6个(0,0.25,0.5,1,1.5,1.96)；波段：CCD传感器的4、3、1波段；地便，将另外两个参数S、ρ分别记为x、x。表参数：海拔为113米；地表类型为植被。0ab1.2暗像元的原理及算法将上述参数输入6S中，产生7×1×1×6×3=126组xa、xb、xc参数。将目前常用获取大气纠正参数方法是查找表法[3]，通过查找表获取结果存储在查找表文件中，完成查找表的构建。气溶胶光学厚度和xa、xb、xc三个参数的对应关系。2.5气溶胶光学厚度(AOD)的获取具体说来，暗像元法原理为：(1)计算得到NDV

7、I值，设定相应的阈值进行暗像元的选取。考虑大气对NDVI的影响，暗像元的阈值设置为0.4[4]。（1）对于植被密集地表(即暗像元)存在近红外通道反射率与0.47μm(蓝)、0.66μm（红）可见光通道反射率很好的线性相关。(2)查找表中选取AOD(@550nm)为0.25时不同太阳天顶角对应的（2）气溶胶的影响(2.1μm和3.8μm)比在可见光波段(0.47μm和大气参数x、x、x，通过线性插值，得到波段对应的大气参数。abc0.66μm)小15-30倍，可忽略不计。(3)地表反射率acr计算，公式如下：但是，对于CBERS-02BCCD传

8、感器来说由于没有相应的短波红y=xa*(measuredradiance)-xb（7）外波段需要采用其他方法选取暗像元及确定地表反射率。研究表明，acr=y/(1+