[发明专利]一种遥感图像大气订正方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感领域，尤指一种遥感图像大气订正方法。

背景技术

为了降低大气模糊效应对卫星遥感图像的影响，提高卫星遥感数据的应用能力，人们在遥感数据大气订正方面进行了广泛研究，最早的研究始于20世纪70年代，经过多年的发展，产生了许多大气订正方法，大致可以归纳为基于影像本身的订正法和基于大气辐射传输模型的订正方法两种。

基于影像特征的大气订正方法要求己知或假定图像中某些像元的反照率值，以此来建立地表反照率和卫星观测值之间的关系，并假定整幅图像具有同样的大气条件，因而能够将这个关系应用到整幅图像中。由于其不需要进行实际地面光谱及大气环境参数的测量，而是直接从图像特征本身出发消除大气影响进行反射率反演，因此是一种相对简单、易于实现的大气订正方法，应用也比较广泛。近年来，国内外学者研究了多种基于图像特征的大气订正方法。主要包括暗像元法、直方图匹配法、不变目标法三种。Kaufman提出的暗目标法假设整幅图像的大气散射影响均一，把“清洁水体”当作暗目标(反射率为0)，直接把暗目标的像元值取代大气程辐射。Schott利用不变目标观测量的平均值及标准差提出了一种估算大气订正线性关系的斜率和截距的方法。Hall等人提出利用K-T变换中的亮度分量和绿度分量来确定不变目标的方法，成功地应用了这种方法对TM图像进行了大气订正。Coppin等人利用该方法进行大气订正时假定了5种不变目标：清澈且深的贫营养化的湖泊、茂密的老红松树林、平广的沥青屋顶、无杂质的沙砾覆盖区、混凝土路面或大型停泊场。我国学者在这方面也进行了大量的研究。如田庆久等人对Kaufman提出的暗目标法(利用清洁水体的象元值直接取代大气程辐射，不考虑大气其它因素的影响)加以改进形成暗体减DOS(Dark Object Subtraction)方法，在DOS方法的基础上，结合大气辐射传输模型进行大气模拟，研究并发展了基于遥感影像信息的快速大气辐射订正和反射率反演方法。刘小平等人以山区阴影部分的植被作为黑体，先假设阴影区植被的反射率，估算出大气散射对程辐射的贡献，再利用迭代法对程辐射进行订正。张玉贵使用气象记录为辅助数据对暗地物作调整进行遥感图像的大气订正。陈蕾等人用基于地面藕合的暗像元法进行影像的大气订正研究等等。

辐射传输计算大气订正方法早期的代表性研究是1972年Turner与Spencer提出的通过模拟大气—地表系统来评估大气影响的方法。当时研究的重点在于消除大气对影像对比度的影响。辐射传输模型法是诸多的大气订正方法中订正精度较高的方法，它利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立模型对遥感图像进行大气订正。不同作者的算法在原理上基本相同，差异在于不同的假设条件和适用范围。因此产生了很多可选择的大气较正模型，应用广泛的有近30个，如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、MORTRAN(Moderate Resolution Transmission)模型、大气去除程序ATREM(The Atmosphere Removal program)，紫外线和可见光辐射模型UVRAD(Ultraviolet and Visible Radiation).TURNER大气订正模型、空间分布快速大气订正模型ATCOR(ASpatially-Adaptive Fast Atmos pheric Correction)等。其中，以6S、MODTRAN、LOWTRAN、和ACTOR模型应用最为广泛。

基于影像本身特征的订正方法比较简单、易于实现，但在其订正的过程中主观因素影响较大，订正的质量和一致性难以保证。基于大气参数的辐射传输计算订正方法可精确校正大气气溶胶、分子的大气散射和水汽、臭氧、二氧化碳等成分的大气吸收对观测影像造成的模糊效应，理论上该方法可以达到较高的订正精度，然而，由于大气气溶胶光学厚度具有空间和时间变化快的特点，这种方法的应用依赖于高精度实时大气气溶胶光学厚度的获取。