[发明专利]一种II类水体水色遥感数据大气校正新方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种II类水体水色遥感数据大气校正新方法。

背景技术：

海洋水色遥感中，卫星传感器测量的可见光波段的辐射超过90%来自大气散射辐射和表面反射辐射，去除大气散射影响的过程就是大气校正。大气散射主要包括瑞利散射和气溶胶散射。由于大气分子产生的瑞利散射已能通过多次散射模型精确计算，而引起海面直接反射的太阳耀斑区域通常被屏蔽，泡沫引起的白冠反射也被忽略不计，因此大气校正的关键是气溶胶散射的估算。由于气溶胶在空间域及时间域上的变化较大，准确计算其散射比较困难，各种大气校正方法的不同也主要体现在对气溶胶散射的处理上。

根据光学性质可以将海水分为I类水体和II类水体。I类水体为大洋水体，II类水体为受陆源排放影响较严重的内陆及近岸混浊水体。目前对I类水体的大气校正非常成功，而II类水体的大气校正往往出现失败现象。图1为SeaDAS软件对2010年10月28日覆盖珠江口区域的Terra/MODIS数据大气校正的结果，近岸黑色区域为大气校正失败区域。近岸浑浊水体区水色遥感数据的大气校正一直以来是海洋水色遥感界的热点研究课题和世界性难题。近岸海域是人类活动非常频繁的区域，是生态环境监测最感兴趣的区域，该区域水色遥感数据大气校正的失败，严重影响了水色遥感技术的应用。因此，开发适合于II类浑浊水体区域的大气校正方法具有非常重要意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能成功实现II类水体水色遥感数据大气校正新方法。

本发明的II类水体水色遥感数据大气校正新方法，是利用短波红外瑞利校正反射率不受悬浮物影响并存在波长的指数函数变化关系的特征（在清洁水体近红外和短波红外波段都存在此关系），利用短波红外外插的方法计算近红外波段的气溶胶反射，并以此为基础采用Wang和Gordon提出的大气校正方法逐步实现所有可见光波段的大气校正，其特征在于，包括以下步骤：

a、将待研究的海洋II类水体的MODIS各波段卫星遥感数据进行瑞利散射校正，校正后的数据称为“瑞利校正反射率”（瑞利散射是大气分子散射，可以通过理论计算，对其进行精确校正，校正方法属于常规知识）；

b、利用不受悬浮物影响的3个波段：1.240，1.640和2.130μm的瑞利校正反射率进行指数函数拟合曲线，并以此指数拟合函数外推到近红外波段，此拟合曲线就是水体在无悬浮物情况下的近红外到短波红外的模拟瑞利校正反射率，拟合曲线上对应于悬浮物影响波段0.748μm和0.869μm的值，就是0.748μm和0.869μm波段无悬浮物影响的模拟瑞利校正反射率，其包括气溶胶辐射和离水辐射；

c、比较步骤a瑞利校正反射率和步骤b的拟合曲线的拟合值，就可以知道MODIS数据受悬浮物影响的各个波段的“瑞利校正反射率”高于指数函数拟合曲线的部分则是由悬浮物贡献的反射率，由此得到用于大气校正的近红外波段不受悬浮物影响的水体模拟瑞利校正反射率ρ_ef，其包括水体离水反射及气溶胶反射；

d、根据Gordon和Wang，大气顶层反射率可以被分解为不同的反射贡献：

ρ_t(λ)=ρ_r(λ)+ρ_a(λ)+t(λ)ρ_w(λ)    （1）

在清洁水体上，离水反射为0，因此有

ρ_a(λ)=ρ_t(λ)-ρ_r(λ)。    （2）

瑞利校正反射率ρ_c定义为：

ρ_c(λ)=ρ_t(λ)-ρ_r(λ)=ρ_a(λ)+t(λ)ρ_w(λ)，    （3）

引入大气校正因子ε(λ₇,λ₈)：

ε(λ₇,λ₈)≡ρ_a(λ₇)/ρ_a(λ₈)=ρ_c(λ₇)/ρ_c(λ₈)，    （4）

用ρ_ef替换ρ_c，因此公式(4)重写为：