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1、第25卷第1期地理科学Vol.25No.12005年02月SCIENTIAGEOGRAPHICASINICAFeb.,2005基于TM影象的快速大气校正方法刘小平,邓孺孺,彭晓鹃(中山大学遥感与地理信息工程系,广东广州510275)摘要:文章针对LandsatTM影象,设计出一种简单快速的大气校正方法。该方法主要是在DOS法的基础上,比较合理地分析暗体反射率值,并结合大气辐射传输模型,通过对大气程辐射的确定方法进行改进,给出一种基于TM影象自身信息的快速的、行之有效的大气辐射校正方法。此方法显著特点就是不需要依赖任何外
2、部信息,直接从TM影象上读取所需信息,运算速度快,简单有效。关键词:TM影象;大气校正;气溶胶中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:1000-0690(2005)01-0087-07大气辐射校正的目的是将卫星遥感数据转换的贡献,再利用迭代法对程辐射进行校正。为地物真实信息的表观反射率,便于更有效地利用1大气辐射传输理论模型遥感数据。目前,关于大气校正和地物反射率反演[1～3]的方法很多,基本原理大同小异,都是按大气辐射传输过程中到达地面的总辐射能量E主传输模型而建立,不同的只是假设条件和适用范围要经过大气衰减的
3、太阳直接辐射Es和下行天空漫不同。最早基于遥感影象的大气辐射校正是利用射光Ed之和。其中太阳直接辐射Es受太阳天顶[4]角、日地距离及光学厚度τ的影响。它们关系式为:清洁水体的像元值代替大气程辐射,没考虑大气等其它因素影响。后来对此进行改进,形成黑体E0Es=cosθ×exp(-τ3secθ)(1)减法,即DOS法[5](Dark-ObjectSubtraction)。此D2式中,E0为太阳常数;D为以日地平均距离为单位后,又发展出许多种模型,如针对不同尺度分辨率的日地距离;τ为光学厚度;θ为太阳天顶角。下行大气传输标
4、准码MODTRAN和LOWTRAN,快速计天空漫射光Ed为被大气散射的太阳光。它们与天算大气辐射的ATCOR模型及6S模型等。这些模[6]气状况、大气厚度有关。型的共同特点是提供大量的参数文件查找表假设天空辐照度各向同性和地面朗伯面反射,(Look-uptable),查找表把全球气溶胶划分为若且天空晴朗无云,忽略大气的折射、湍流和偏振,则干类型,每种类型的大气参数由观测者获得。但这地物表面反射辐亮度是太阳辐照度和表面反射率种方法也有些缺陷,一是全球的大气状况复杂多[8]的函数:变,气溶胶也会随着变化,全球并非几种气溶胶
5、类Rgλ[E0(λ)3cosθzexp(-τλ3secθz)+Edλ]型就可以精确划分的;二是需要预先知道卫星过境Lλr=π时的大气参数,模型算法复杂。本文针对以上模型(2)的缺陷,设计出一种新的快速大气校正方法。该方式中,Rgλ为地物表面反射率;τλ为光学厚度;θz为法以山区阴影部分的植被作为黑体,因为植被在可太阳天顶角;Edλ为天空光漫射到地表面的光谱辐见光及中红外波段的反射率非常小,并且阴影区的照度。像元由于其光照度不足,高空中的遥感器对阴影区由卫星传感器接收到的光谱辐亮度Lλi,应该[7]的反射光很难有反应。所
6、以可以先假设阴影区是经过大气衰减后的地面辐亮度和大气本身的程植被的反射率为0,从而估算出大气散射对程辐射辐射Lp之和。如下所示:收稿日期:2004-03-05;修订日期:2004-07-20基金项目:国家973项目子课题“山地辐射传模型及太湖水环境定量遥感模型课题(G2000077903-8)”、广东省水利厅项目“完善广东省水土保持信息系统”、“985工程”GIS与遥感的地学应用科技创新平台论证报告资助。作者简介:刘小平(1978-),男,湖南邵阳人,硕士研究生,研究方向为地理信息科学。E-mail:nan-nan@f
7、om.com88地理科学25卷Lλi=[Lλr3exp(-τλ3secθv)+Lp](3)对传感器进行校正一般是通过定期的地面测式中,θv为卫星传感器观测角,对于TM图象来说,量值来进行校正。LANDSAT5预先测出了各波段π的辐亮度值Lλi和记录值DN之间的校正增量系数θv=。2gain和校正偏差量offset。且测出它们之间的关系由式(2)、(3)可得:呈线形,故其定标采取线形公式进行转换:R=πLλi-Lp(4)Lλi=DN3gain+offset(5)gλTuλE0(λ)3cosθz3Tdλ+Edλ其中,定标系
8、数gain和offset可以从头文件中读其中,Tdλ=exp(-τλsecθv)。取。2基于TM图象的快速大气校正法辐射校正主要是求出卫星所观测到的行星反射率(未经过大气校正的反射率),假设天空辐照2.1TM数据的定标及辐射校正度各向同性且地面是朗伯体反射,则行星反射率传感器输出的数值因为受遥感器的灵敏度特[9]Rλ为:征而引起畸
