一種渾濁水體大氣校正方法

2023-06-25 09:22:11 4

專利名稱：一種渾濁水體大氣校正方法
技術領域：
本發明屬於衛星遙感數據處理技術領域，特別涉及一種渾濁水體大氣校正 方法。
技術背景目前通用的業務化水色遙感火氣校正方法都依賴被動式衛星傳感器實現， 主要是利用水體在近紅外波段吸收強的特點，假定近紅外波段離水輻亮度為零， 通過兩個近紅外大氣校正波段進行氣溶膠輻射的光譜擴展，最終實現水色遙感 大氣校正。這種方法比較成熟，數據處理方面已經建立/水色遙感標準大氣校 正算法。但該方案對於渾濁水體卻並不適用，原因是因為渾濁水體中的懸浮泥 沙、葉綠素濃度較高，在近紅外波段的後向散射比較強，從而使得近紅外波段 離水輻亮度為零的假設不能成立。因此該水色遙感標準大氣校正算法應用於渾 濁水體區域時，容易高估氣溶膠輻射影響，最終低估水體離水輻亮度，甚至使 藍-綠波段的離水輻亮度出現負數，出現大氣校正失敗的情況。在本技術領域， 渾濁水體一般稱為II類水體，包括近岸渾濁水體和內陸渾濁水體。相對於清潔 水體來講，渾濁水體與人們的生活最為相關，因此開展渾濁水體大氣校正研究 對於我國海洋環境監測、漁業資源管理等都具有重要意義。相關文獻有HU,C.，K. L. Carder, and F. E. Miiller-Karger, Atmospheric correction of SeaWiFS imagery over turbid coastal waters: a practical method. Remote Sensing of Environment, 2000: 74, 195-206星載大氣氣溶膠探測雷射雷達是一種新興的主動式探測技術。2006年4月 28日發射的CALIPSO (The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)衛星是"A-Train"觀測計劃中的一顆極軌衛星，其主要的科學任務 是從太空向地球探測氣溶膠和雲的垂直分布及其光學特性。其上搭載的CALIOP 傳感器不像現行的其他星載傳感器，它以主動遙感方式探測大氣氣溶膠光學特 性，受天氣情況影響較小，在高地面反射率地區，依然能獲取有效的氣溶膠觀 測值。但該雷射雷達傳感器的科學任務是獲取大氣氣溶膠的消光係數和廓線分 布，無法實現對地面和水體參數的探測。相關文獻有Winker David M., Hostetler Chris A.，Vanghan M A， Omar A H, CALIOP Algorithm Theoretical Basis Document, Part 1: CALIOP Instrument, and Algorithms Overview, 2006。由於獲取大空間尺度下時間同步的氣溶膠光學厚度比較困難，在得到改進 的渾濁水體氣溶膠光學特性之後，要將其應用其他過境時間不一致的水色衛星 影像的大氣校正，則需要對渾濁水體上空改進的氣溶膠輻射影響進行時間擴展。 有些地面目標如裸土、清潔水體、大的水泥地面等，其反射率特性在一天內隨 著時間的變化很小，可以稱之為偽不變特徵。可以利用偽不變特徵求解氣溶膠 輻射影響隨著時間的變化，建立關係式以實現渾濁水體上空改進的氣溶膠輻射 影響的時間擴展。相關文獻有Jensen J R， Introductory Digital Image Processing: A Remote Sensing Perspective, 3rd Edition, Publisher: Prentice Hall, 2005; Jiakui Tang, Yong Xue， Tong Yu, Yanning Guan， Aerosol optical thickness determination by exploiting the synergy of TERRA and AQUA MODIS ， Remote Sensing of Environment, 2005, 94:327—334。6發明內容本發明目的在於提供一種渾濁水體大氣校正方法，以解決渾濁水體的水色 遙感大氣校正問題。本發明的技術方案包括以下步驟步驟l，將待研究的渾濁水體作為研究區域，進行主動式衛星遙感氣溶膠光 學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測值並進行去雲處理 和去噪處理；步驟2，根據待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器的過境時間的同 步情況選擇執行，當待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器同步時執行 步驟2.1，當待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器不同步時執行步驟 2. 2，步驟2. 1，進行被動式衛星遙感氣溶膠光學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度被動觀測值；利用所述氣溶膠光學厚度主動觀測值對相應的氣 溶膠光學厚度被動觀測值進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，得到研究區域的氣溶膠光學厚度分布改進數據，根據所述氣溶膠光學厚度分布改進數據 計算氣溶膠輻射影響；在步驟2. 1中所述進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理的具體方式為， 首先計算研究區域的待校正被動式衛星遙感影像內任一像元與氣溶膠光學厚度 主動觀測值點數據之間的距離，確定離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值； 然後比較該像元的氣溶膠光學厚度被動觀測值是否小於離其最近的氣溶膠光學 厚度主動觀測值，若小於則不做處理；否則將離其最近的氣溶膠光學厚度主動 觀測值賦予該像元；重複前兩個步驟，直到遍歷完整個研究區域；步驟2.2，選取與主動式衛星傳感器同步的參考被動式衛星傳感器，進行被 動式衛星遙感氣溶膠光學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度被動 觀測參考值；利用所述氣溶膠光學厚度主動觀測值對相應的氣溶膠光學厚度被動觀測參考值進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，得到研究區域的氣溶 膠光學厚度分布改進參考數據，根據所述氣溶膠光學厚度分布改進參考數據計算氣溶膠輻射參考影響；對氣溶膠輻射參考影響進行時間擴展，得到氣溶膠輻 射影響；在步驟2. 2中所述進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理的具體方式為， 首先計算研究區域的參考被動式衛星遙感影像內任一像元與氣溶膠光學厚度主 動觀測值點數據之間的距離，確定離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值；然後比較該像元的氣溶膠光學厚度被動觀測參考值是否小於離其最近的氣溶膠光 學厚度主動觀測值，若小於則不做處理，否則將離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值賦予該像元；重複前兩個步驟，直到遍歷完整個研究區域； 步驟3，根據氣溶膠輻射影響，實現渾濁水體的大氣校正。 而且，所述渾濁水體為近岸渾濁水體或內陸渾濁水體。而且，步驟1所述去雲處理的具體方式為，利用與主動式衛星傳感器時空 同步的待校正被動式衛星遙感影像或參考被動式衛星遙感影像，對研究區域的 氣溶膠光學厚度主動觀測值進行去雲處理。而且，所述主動式衛星傳感器採用CAUPSO衛星上搭載的CALIOP傳感器， 所述待校正被動式衛星傳感器採用Aqua衛星上搭載的MODIS傳感器。或者，所述主動式衛星傳感器採用CALIPSO衛星上搭載的CALIOP傳感器， 所述參考被動式衛星傳感器採用Aqua衛星上搭載的MODIS傳感器，所述待校正被動式衛星傳感器採用Terra衛星上搭載的MODIS傳感器，或ADEOS衛星 上搭載的OCTS傳感器，或Envisat衛星上搭載的MERIS傳感器，或中國HY-IA、 IB系列衛星上搭載的COCTS傳感器。而且，在步驟2.2中時間擴展的具體方式為，首先選定Aqua衛星遙感影像 和待校正被動式衛星遙感影像中的偽不變特徵，去除偽不變特徵上空的瑞利散 射影響，得出兩影像中偽不變特徵上空氣溶膠輻射影響之間的相關關係，將該 相關關係應用於研究區域參考被動式衛星遙感影像的氣溶膠輻射參考影響，求 得待校正被動式衛星遙感影像的氣溶膠輻射影響。本發明針對現有水色遙感技術所用的業務化大氣校正方法中存在的問題， 提出利用主動式探測技術受地表信息影響較小的優勢，將主被動遙感方式結合 進行渾濁水體大氣校正。本發明提供的技術方案可以得到精確的渾濁水體離水 輻亮度，能夠實現渾濁水體的水色遙感大氣校正。


圖1為本發明實施例的氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理流程示意圖； 圖2為本發明實施例的渾濁水體水色遙感大氣校正流程示意圖。
具體實施方式
本發明所提供實施例的主動式衛星傳感器採用CALIPSO衛星上搭載的 CALIOP傳感器，待校正被動式衛星傳感器採用Aqua衛星上搭載的MODIS傳 感器。CALIOP傳感器波長較短通道的中心波長為532nm，與水色遙感所用的被 動式衛星傳感器中用於葉綠素濃度探測的531nm波段的中心波長僅僅相差 lnm，在光譜設置上具有一定的一致性，因此可以方便地利用兩者之間的這種一 致性，採用CALIOP氣溶膠光學厚度反演值去改進水色遙感數據的氣溶膠光學厚度反演結果，進而實現渾濁水體區域的水色衛星遙感影像較高精度的大氣校正。特別是對過境時間與CALIPSO衛星僅相差1分30秒左右的MODIS/Aqua 傳感器來講，兩種傳感器獲取的氣溶膠數據在時間上可以看作是同步的，具體 實施時只需選擇執行步驟2.1，實施更為方便，改進效果更為明顯。考慮到實際 實施時，可能使用的主動式衛星傳感器與待校正被動式衛星傳感器過境時間不 一致的，則可選取與主動式衛星傳感器同步的參考被動式衛星傳感器，根據偽 不變特徵上空的大氣狀況來描述渾濁水體上空氣溶膠光學特性隨時間變化關 系，對參考被動式衛星傳感器的所得信息進行時間擴展，即可達到同樣目的。 例如主動式衛星傳感器採用CALIPS0衛星上搭載的CALI0P傳感器，而待校正 被動式衛星傳感器採用Terra衛星上搭載的MODIS傳感器，或ADEOS衛星上 搭載的OCTS傳感器，或Envisat衛星上搭載的MERIS傳感器，或中國HY-1A、 IB系列衛星上搭載的COCTS傳感器。這些常用被動式衛星遙感影像獲取時間 與CALIOP傳感器所得主動式氣溶膠觀測值相差較大，因此參考被動式衛星傳 感器可採用與CALIOP傳感器同步的MODIS/Aqua傳感器，具體實施時只需選 擇執行步驟2.2。對於具體實施時所採用傳感器波長設置不一致的情況，可以利 用其他輔助信息獲取較為準確的光譜依賴指數進行光譜擴展。 以下結合附圖和實施例，對本發明技術方案進行詳細描述 首先執行步驟l，將渾濁水體作為研究區域，進行主動式衛星遙感氣溶膠光 學厚度初步反演及去雲去噪處理，具體實施時可包括以下3個步驟， 步驟l.l，結合大氣模式和雷射雷達方程，求解出主動式衛星傳感器的大氣氣溶 膠消光係數，並對其進行積分得出研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測值；CALIOP傳感器獲取的532nm通道的削弱後向散射係數&f (")滿足方程式(1):式中，風z)為532nm通道的後向散射係數；7^(z)為532nm通道的雙向透過率。其中r2(/) = exp[—2*r & r(r) = 「'。'cr(r'>ir,式中，crW是大氣消光係數；"O是r範圍內的大氣光學厚度。 大氣的散射和消光是由大氣分子、氣溶膠共同引起的，因此: 外)=A + & 一 = (0 + (7 脂 /W 3(1)(2)(3)(4)^是大氣分子的消光-後向散射係數比。大氣分子後向散射係數A("和消光係數 (0可以由大氣模式和測量得到，本發明實施例採用1976年美國海洋和大氣局 (NOAA)提出的大氣模式，該大氣模式是衛星遙感數據處理技術領域的常用手 段，AW用下式計算 5.45甲.10-28.Po.exp -S (5) V 乂 乂 V W 乂式中，義是以nm為單位的中心波長。本實施例中，對CALIOP雷射雷達532nm 通道數據進行處理時，A=532nm， H=8.3km，海表標準大氣密度p。 =2.5xl019cm-3。根據實地調査所獲取的參數和鄰近站點氣象參數確定大氣氣溶膠消光-後向散 射係數比S。之後，聯立方程1 5，計算可得CALIOP傳感器的大氣氣溶膠消光 係數 ("。對於在距地々高度垂直星下點觀測的星載雷射雷達，r是與海拔相 關的量，z是距海平面的高程，r = z,-z。因為海拔40km以上的消光過程基本可以忽略，所以具體實施時CALIOP傳感器探測得到的研究區域的氣溶膠光學 厚度主動觀測值r^,。p (簡稱CALIOP反演值)能用大氣氣溶膠消光係數cr。(r)從 0 40km的積分來求得^a匿=Jt、0' (6) 由此，便得到了 532nm通道的氣溶膠光學厚度主動觀測值r^,。p。步驟1.2，進行去雲處理。所述去雲處理的方式可以為，利用與主動式衛星傳感器時空同步的待校正被動式衛星遙感影像或參考被動式衛星遙感影像，對研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測值進行去雲處理。若是待校正被動式衛星遙感影像與主動式衛星不同步，就需要採用參考被動式衛星遙感影像；同步則直接採用待校正被動式衛星遙感影像。由於具體實施時，可能會有CALIOP觀測得到的部分數據受雲影響較為嚴 重，對常見光學傳感器遙感監測水體參數沒有什麼意義，因此需要對CALIOP 反演值進行去雲處理。具體實施時可以採用以下步驟實現對同步的 MODIS/Aqua影像進行預處理，檢測出MODIS/Aqua影像上受雲覆蓋較為嚴重 的區域；找出MODIS/Aqua影像雲覆蓋區域對應的CALIOP反演值，確定閾值； 根據確定的閾值，對CALIOP反演值進行去雲處理。 步驟1.3,對研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測值進行噪聲去除處理。由於具體實施時，白天的雷射雷達數據受太陽背景光等噪聲影響較為嚴重， 去雲處理後的CALIOP反演值可能還含有較大誤差，因此需要對其進行去噪聲 處理。地表40km以上，基本不存在氣溶膠粒子，但由於太陽背景光噪聲的影響， CALIOP傳感器白天獲取的40km以上的削弱後向散射係數並不為零，對該部分 數據進行處理，可以實現CALIOP氣溶膠光學厚度數據的去噪聲處理。然後，利用氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優算法獲取渾濁水體上空的氣溶 膠光學厚度分布改進數據，並計算其輻射影響，執行步驟2.1，通過待校正被動 式衛星傳感器獲取研究區域的氣溶膠光學厚度被動觀測值，並利用氣溶膠光學 厚度主動式觀測值進行氣溶膠光學厚度最小最優處理。MODIS水色遙感大氣校正算法是以水色遙感大氣校正基本方程為基礎的， MODIS水色遙感大氣校正基本方程可以表述為丄,(/1)=，《(;1)+丁 / ,(氛(義) (7) 式中，丄,(;i)為MODIS水色傳感器接收到的總輻射量；A(義)為來自大氣分子的 瑞利散射；、。(義)為大氣氣溶膠散射、瑞利-氣溶膠之間的多次散射之和；T(A)為 太陽直射透過率；^(;t)為直射太陽光在海洋表面的反射(又稱太陽耀斑)；"義) 為大氣漫射透過率；Z,(義)為白帽反射影響；々(;i)為待求離水輻亮度。方程(7) 左邊^(/l)可以直接由MODIS影像DN值通過輻射定標獲取；方程(7)右邊所 有參量中，除、(;i)、 ；。(A)外，方程(7)右邊其他各個參數都可以通過數值模 擬手段精確計算。在近紅外波段離水輻亮度為零的假設條件下，通過以上MODIS 水色遙感標準大氣校正算法的擴展方案就可以求解出氣溶膠光學厚度，即 MODIS反演值。此處輸出的清潔水體上空的被動式傳感器—MODIS氣溶膠光學 厚度，精度較高，可以滿足大氣校正需求。但此處輸出的渾濁水體上空的被動 式傳感器MODIS氣溶膠光學厚度，由於近紅外波段離水輻射信號的幹擾，精度 不高，不能滿足大氣校正需求，因此需要修正處理。CALIOP反演值的水平空間解析度為333米，而常用MODIS水色影像的空 間解析度為1千米。因此每一個MODIS水色影像像元有三個CALIOP雷射雷達 點數據與之對應。經研究發現三個中有一個值往往偏高正常值很遠，另外兩個值的平均值可以在一定程度上能反映氣溶膠光學厚度的空間分布，因此具體實施時對每一個MODIS像元，去除與之對應的最大的CALIOP雷射雷達氣溶膠觀 測值，然後利用剩下的所有CALIOP主動觀測值，對步驟2.1所求得的整個渾濁 水體區域的MODIS反演值數據進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，就可 得到渾濁水體上空的氣溶膠光學厚度分布改進數據。具體實施步驟為首先計 算MODIS每一個像元與去噪處理後的CALIOP點數據之間的距離，確定離其最 近的CAUOP氣溶膠反演值；②比較MODIS氣溶膠光學厚度值及其對應的 CALIOP氣溶膠光學厚度反演值，若CALIOP反演值大於MODIS像元值，則不 做運算處理；若CALIOP氣溶膠觀測值小於MODIS像元值，則將CALIOP氣 溶膠觀測值賦予該MODIS像元；③重複前兩個步驟，直到遍歷完整個渾濁水體 研究區域。以電腦程式執行上述過程的流程圖可參見附圖1:首先獲取輸入的 MODIS影像屬性信息，如長、寬、像元尺寸、空間參考、柵格屬性等。在給定 的工作空間中創建與輸入MODIS影像相同屬性的空值影像，空值影像的像元坐 標與數值標記為(XQ，YQ，V。)。根據行列數進行循環獲取每一像元的(I,J，V2)，然 後將其轉換到XY坐標系中(X2,Y2,V2)，與CALIOP點數據(X,，Y,，V,)計算距 離，取點數據集中距離最小點，然後比較V,與V2的大小，若V,小於V2，就將V,填入空值影像對應位置(1， J);否則就將V2填入空值影像對應位置，直到循 環結束，就可以獲得氣溶膠光學厚度分布改進後的數據。根據渾濁水體上空的氣溶膠光學厚度分布改進數據計算氣溶膠輻射影響；氣溶膠單次散射^")的計算公式可以表示如下丄。、(義,)^:r^"。"K^,)^;(A)屍"(《e。,A) (8)4tt cos 61式中，c(《6^，;i,)-屍"(義，;i,)+[K60+KA)]屍"(《，A) (9cos0土 = ±cos6*0 cosP —sin《sin6"cos(一 —(10) 其中，iUR《,A,)是散射角為0t的氣溶膠單次散射相函數；w。(義,)為氣溶膠單次 散射反照率；r。(義,)為改進的氣溶膠光學厚度分布數據；F。為大氣層外垂直入射 的太陽輻照度；H0是入射角為0的菲涅耳反射率。《和A分別是太陽天頂角和 方位角；與之類似，^和^分別是傳感器天頂角和方位角。根據改進的氣溶膠光學厚度就可計算得到4、")，且氣溶膠輻射^。(A)與 4、.(義)之間存在近似的線性關係丄 。("=《[義,4,(幼'4、(" (11)根據標準業務化算法中的氣溶膠輻射查找表，確定係數《[A，丄a,a)]，便可求對於與CALIOP傳感器過境時間僅僅相差1分30秒左右的MODIS/Aqua 傳感器而言，不需要進行時間擴展。但對於過境時間相差幾個小時的待校正被 動式衛星傳感器，如M0DIS/Terra， 0CTS/ADE0S， MERIS/Envisat， C0CTS/HY-1A、 1B等來講，則是執行步驟2.2。步驟2.2與步驟2.1相似，差別僅在於借用選取 與主動式衛星傳感器同步的參考被動式衛星傳感器獲取氣溶膠輻射參考影響， 再進行時間擴展。以MODIS/Terra為待校正被動式衛星傳感器，MODIS/Aqua 傳感器為參考被動式衛星傳感器為例首先選定Aqua衛星遙感影像和Terra衛 星遙感影像中的偽不變特徵，去除偽不變特徵上空的瑞利散射影響，得出兩影 像中偽不變特徵上空氣溶膠輻射影響之間的相關關係，將該相關關係應用於研 究區域的氣溶膠輻射參考影響，即可求得Terra衛星遙感影像的氣溶膠輻射影響。 此外，由於氣溶膠時空變化特性較大，該時間擴展方案不適於用在過境時間相 差特別大的衛星影像上，過境時間相差1天甚至更長的，若採用該方案可能會傳感器接收到的總輻射可以簡單表示為地表反射貢獻，瑞利散射、氣溶膠 影響的總和MODIS/Aqua 4(義)=4(義)+4^)+4(義) (12) 待校正影像 Z,(/l^^(義)+i^(義)+^(;i) (13)對於一般偽不變特徵，地表反射的貢獻變化可以忽略不計，即有丄、,^^Z,(A)。 大氣分子的瑞利散射可以較精確的加以計算，而傳感器接收到輻射可以經過輻 射定標得到，因此，聯立方程12和13，便可得到偽不變特徵的氣溶膠輻射影響 之間的相關關係，利用該相關關係對改進的渾濁水體上空的氣溶膠輻射影響進 行運算，就可得到待校正影像的改進的氣溶膠輻射影響。 步驟3，根據氣溶膠輻射影響，實現渾濁水體大氣校正。 根據方程(7)，離水輻亮度^(A,)可以用下式計算得到瑞利散射、太陽耀斑、白帽影響可以用數值模擬手段精確計算，因此，利用計 算得到的瑞利散射、太陽耀斑、白帽影響，以及步驟2中得到的氣溶膠輻射影響， 就可實現渾濁水體大氣校正。參見附圖2，本發明提供了實施例的大氣校正流程以供實施參考1、 對CALIOP原始數據進行處理以獲取CALIOP反演值，並對其進行去雲、去 噪處理；2、 利用輔助氣象參數，對衛星遙感影像進行大氣校正預處理，並反演出渾濁 水體上空的MODIS氣溶膠光學厚度，計算出渾濁水體區域的瑞利散射、太 陽耀斑、白帽影響，得到大氣校正初步結果，該大氣校正結果中，瑞利散射、太陽耀斑、白帽影響已經去除，但還殘留有氣溶膠影響，本步驟中所 用的輔助氣象參數，由美國國家環境預測中心(NCEP)通過美國國家航空航天局(NASA)網站提供；3、 利用去雲、去噪處理後的CALIOP反演值，對常用業務化標準算法輸出的 渾濁水體氣溶膠光學厚度進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，得出渾濁水體上空改進的MODIS氣溶膠光學厚度改進分布數據；對於需要進行 時間擴展的衛星影像，則採用偽不變特徵上空的氣溶膠影響變化關係來實 現；4、 利用渾濁水體上空的氣溶膠光學厚度分布改進數據，估算氣溶膠輻射影 響，獲取渾濁水體氣溶膠影響估計值，執行大氣氣溶膠校正處理以消除大 氣校正初步結果中的氣溶膠輻射影響，得到離水輻亮度。
權利要求
1.一種渾濁水體大氣校正方法，其特徵在於包括以下步驟，步驟1，將待研究的渾濁水體作為研究區域，進行主動式衛星遙感氣溶膠光學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測值並進行去雲處理和去噪處理；步驟2，根據待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器的過境時間的同步情況選擇執行，當待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器同步時執行步驟2.1，當待校正被動式衛星傳感器與主動式衛星傳感器不同步時執行步驟2.2，步驟2.1，進行被動式衛星遙感氣溶膠光學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度被動觀測值；利用所述氣溶膠光學厚度主動觀測值對相應的氣溶膠光學厚度被動觀測值進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，得到研究區域的氣溶膠光學厚度分布改進數據，根據所述氣溶膠光學厚度分布改進數據計算氣溶膠輻射影響；在步驟2.1中所述進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理的具體方式為，首先計算研究區域的待校正被動式衛星遙感影像內任一像元與氣溶膠光學厚度主動觀測值點數據之間的距離，確定離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值；然後比較該像元的氣溶膠光學厚度被動觀測值是否小於離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值，若小於則不做處理；否則將離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值賦予該像元；重複前兩個步驟，直到遍歷完整個研究區域；步驟2.2，選取與主動式衛星傳感器同步的參考被動式衛星傳感器，進行被動式衛星遙感氣溶膠光學厚度初步反演，獲取研究區域的氣溶膠光學厚度被動觀測參考值；利用所述氣溶膠光學厚度主動觀測值對相應的氣溶膠光學厚度被動觀測參考值進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，得到研究區域的氣溶膠光學厚度分布改進參考數據，根據所述氣溶膠光學厚度分布改進參考數據計算氣溶膠輻射參考影響；對氣溶膠輻射參考影響進行時間擴展，得到氣溶膠輻射影響；在步驟2.2中所述進行氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理的具體方式為，首先計算研究區域的參考被動式衛星遙感影像內任一像元與氣溶膠光學厚度主動觀測值點數據之間的距離，確定離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值；然後比較該像元的氣溶膠光學厚度被動觀測參考值是否小於離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值，若小於則不做處理，否則將離其最近的氣溶膠光學厚度主動觀測值賦予該像元；重複前兩個步驟，直到遍歷完整個研究區域；步驟3，根據氣溶膠輻射影響，實現渾濁水體的大氣校正。
2. 根據權利要求1所述的渾濁水體大氣校正方法，其特徵在於所述渾濁水體 為近岸渾濁水體或內陸渾濁水體。
3. 根據權利要求1所述的渾濁水體大氣校正方法，其特徵在於步驟l所述去 雲處理的具體方式為，利用與主動式衛星傳感器時空同步的待校正被動式衛星 遙感影像或參考被動式衛星遙感影像，對研究區域的氣溶膠光學厚度主動觀測 值進行去雲處理。
4. 根據權利要求1或2或3所述的渾濁水體大氣校正方法，其特徵在於所述 主動式衛星傳感器採用CALIPS0衛星上搭載的CALI0P傳感器，所述待校正被動 式衛星傳感器釆用Aqua衛星上搭載的MODIS傳感器。
5. 根據權利要求1或2或3所述的渾濁水體大氣校正方法，其特徵在於所述主動式衛星傳感器採用CALIPSO衛星上搭載的CALIOP傳感器，所述參考被動式 衛星傳感器釆用Aqua衛星上搭載的M0DIS傳感器，所述待校正被動式衛星傳感 器採用Terra衛星上搭載的M0DIS傳感器，或ADE0S衛星上搭載的0CTS傳感器， 或Erwisat衛星上搭載的MERIS傳感器，或中國HY-1A、 1B系列衛星上搭載的 C0CTS傳感器。
6. 根據權利要求5所述的渾濁水體大氣校正方法，其特徵在丁在步驟2.2中 時間擴展的具體方式為，首先選定Aqua衛星遙感影像和待校正被動式衛星遙感 影像中的偽不變特徵，去除偽不變特徵上空的瑞利散射影響，得出兩影像中偽 不變特徵上空氣溶膠輻射影響之間的相關關係，將該相關關係應用於研究區域 參考被動式衛星遙感影像的氣溶膠輻射參考影響，求得待校正被動式衛星遙感 影像的氣溶膠輻射影響。
全文摘要
本發明涉及一種渾濁水體大氣校正方法，利用主動式衛星傳感器探測大氣時受地表信號影響較小的優勢，採用氣溶膠光學厚度最鄰近最小最優處理，利用主動式衛星傳感器氣溶膠光學厚度反演值對被動式衛星傳感器氣溶膠光學厚度反演值進行賦值運算，求取渾濁水體上空的大氣氣溶膠光學厚度分布改進數據，並根據其得出氣溶膠輻射影響，實現渾濁水體離水輻亮度的反演。該方法避免了現有技術的水色遙感大氣校正標準處理方法在渾濁水體區域因高估氣溶膠輻射影響而所得離水輻亮度偏低，甚至為負數的情況，實現了渾濁水體區域主被動衛星遙感方式結合的水色遙感大氣校正。本發明提供的技術方案具有業務化推廣應用的前景，校正精度要遠高於現行其它業務化方法。
文檔編號G01B21/08GK101329173SQ20081004831
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月7日 優先權日2008年7月7日
發明者於之鋒, 偉 張, 田禮喬, 陸建忠, 陳曉玲, 陳莉瓊, 威 龔 申請人:武漢大學