2019年遥感物理大气20193liuppt课件.ppt

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1、第五章大气效应及大气纠正第一节大气组成与大气的基本特性ATMOSPHERE　CONTENTANDBASICPROPERTIES第二节辐射与大气的相互作用INTERACTIONOFRADIATIONWITHATMOSPHERE第三节大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORRECTION第四节大气的遥感探测ATMOSHPHERICREMOTESOUNDING第三节大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORRECTION第三节大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORREC

2、TION回顾平面平行大气的辐射传输方程：给定边界条件，可以求解辐射传输方程。实际上，遥感图像大气校正的目的是求取地表反射率，从某种意义上来说，是要求解边界条件。从辐射传输方程来看，这是一个十分复杂的过程。1．零反射地表假设零反射地表是对地表—大气耦合系统辐射传输问题的简化，它假设地表反射率为零，传感器接收到的辐射全部来自大气。通过零反射地表假设，我们可以求解大气程辐射，从而将遥感图像中来自地表的辐射和来自大气的辐射分离，使遥感大气订正模型得以大大简化。（1）对于近红外与可见光波段，大气自身辐射可以忽略不计

3、，大气路径辐射项主要来源于大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，热红外以后会专门讨论。（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，我们不展开讨论。2．朗伯体地表大气订正方法仅讨论

4、可见光/近红外波段为了问题的简化，在地表朗伯体、大气水平均一假设条件下，我们可以得到：其中，；分别为观测天顶角与太阳天顶角；为传感器接受到的辐射亮度，为观测方向的路径辐射项；为地表反射率；S为大气下界的半球反射率；为大气层顶与太阳光垂直方向的通量密度。利用入射太阳辐射项归一化上式可得：式中是大气顶部反射率，是大气的路径辐射项等效反射率，将T可以分为直射和散射两部分：是总体光学厚度，是散射透射率。如何进行遥感图像的大气校正呢？即如何求得地表反射率？（1）已知大气状况的校正方法如果已知大气的垂直廓线（温、湿、

5、压），大气水汽含量，大气光学厚度（气溶胶），以及气溶胶模式，我们可以通过大气辐射传输模式模拟，计算三个不同地表反射率条件下的大气层顶辐射亮度，进而求解得到，S和F值，而达到大气效应纠正的目的。对于可见光/近红外波段而言，大气状况最主要的影响因素是大气气溶胶的变化，即大气光学厚度的变化，因此关键是如何估算遥感图像的气溶胶分布。（2）参考地物法(Invariant—ObjectMethods)对于TM等高分辨率的图像，通常可以假设整幅图像的大气状况相同，图像的观测天顶角也可以近似看作相同（垂直观测），如果可以

6、在一幅图像中找到苦干个（3个以上）地表反射率固定不变的地物，则可以通过求解方程组得到大气参数，进而达到整幅图像大气校正的目的。其中；理论上，n≥3即可求解，但为避免方程的相关性，一般要寻找地表反射率分别为高、中、差的地物作为参考物。该方法对于时间序列的多幅影像的归一化校正适用。（3）暗目标方法（Dark-ObjectMethods）如果图像中包含有浓密的植被或水体，因为浓密植被和水体在可见光反射率很低，被称为暗目标，因此传感器所接收的辐射主要来自于大气的程辐射，可以用于大气光学厚度的估算，以植被为例，其算

7、法的基本思路如下：a.确定暗目标的存在：利用植被指数高和红外波段反射率低的特性；或利用中红外通道（2.1和3.8）的反射率低的特性；b.利用中红外通道的观测估计暗像元在红和蓝通道的反射率；c.给定气溶胶模式（气溶胶谱分布，折射指数，单次散射反照率等）；d.利用气溶胶模型计算的辐射传输查找表，将遥感观测的辐射亮度反演为气溶胶光学厚度；e.利用得到的气溶胶光学厚度对整幅遥感影像进行内插，得到整幅图像的光学厚度；f.对整幅影像进行大气校正。（4）其它大气校正方法·直方图匹配法(HistogramMatching

8、Methods)：假设晴空条件与大气浑浊条件下地表反射率的直方图分布相同;算法被ERDAS和PCI等图像处理软件采用；·反差减少法（ContrastReductionMethods）：气溶胶散射减小地表反射率的差异，因此局部图像方差可以用于估算气溶胶光学厚度;……3．交叉辐射项的影响又称为临近像元效应。我们假定目标是均一条件下获得大气校正的地表反射率为，其公式如下：考虑临近像元的影响，则有如下关系：其中式中是以目标像素为坐标原