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1、第2期,总第72期国土资源遥感No.2,20072007年6月15日REMOTESENSINGFORLAND&RESOURCESJun.,2007多暗像元大气校正方法齐志新,邓孺孺(中山大学遥感与地理信息工程系,广州510275)摘要:针对LandsatTM影像,设计了一种适用于非均质大气的大气校正方法。该方法以暗目标减法(DOS)为基础,结合大气辐射传输模型,通过选取TM影像上多个暗像元,并计算其所对应的大气校正系数对整幅图像进行大气校正。该方法不依赖任何外部信息,并且考虑了大气的非均质性,校正精度较高。关键词:大气校正;暗像元;TM影像中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:
2、1001-070X(2007)02-0016-040引言1大气辐射传输理论模型大气校正是遥感信息定量化研究过程中不可缺由卫星传感器接收的辐亮度Lλ是地物表面反[1～8]少的环节。目前,关于大气校正的方法很多,最射辐亮度Lλr、垂直向上的大气透过率Tuλ和大气路早的大气校正方法是利用清洁水体的像元值来代替径向上的散射光辐亮度Luλ的函数(不适用于TM6[1]大气程辐射,但该方法没有考虑大气等其它因素波段),即的影响。后来的研究对此进行了改进,形成了暗目Lλ=LλrTuλ+Luλ(1)[2]标减法,即DOS法(Dark-ObjectSubtraction),但假设地面是朗伯体,且天空无云的
3、情况下,忽略该方法没有充分考虑大气透过率和天空光下行散射大气的吸收、折射和湍流等影响,根据遥感物理方的影响。近年来,一些新的校正模型相继问世,如基程,地物表面反射辐亮度为[3][4]于辐射传输模型的6S模型、LOWTRAN模型、[4][5]Rgλ[E0(λ)Tdλcosθz+Edλ]MORTRAN模型和ATCOR模型等,这些模型的Lλr=(2)π共同特点就是计算出来的反射率精度较高,但计算式中,E0(λ)为大气层外太阳辐照度;Edλ为天量大,而且需要的参数多,而大气校正的困难就在于空漫射到地面的光谱辐照度;Tdλ为大气下行透过难于确定这些参数。此外,还有一些以DOS法为基[6,7]率;
4、Rgλ为地物表面反射率;θz为太阳天顶角。础的改进的大气校正模型,这类模型不但继承上行路径散射辐亮度Luλ为了DOS法的诸多优点,还改进了大气程辐射的确定E0(λ)ω方法,具有很强的实用性,但这类模型没有考虑大气Luλ=P(<)(3)4π的非均质性,模型中往往通过选取单一的暗像元来式中,P(<)为散射相函数;<为散射角,在垂对整幅图像进行大气校正,而实际上,大气的结构和直观测下,<=π-θz;ω为大气的散射率。成分是很复杂的,在时空分布上也很不均匀,选取单本次实验采用的是冬季数据。成像时天空晴一的暗像元往往是以局部的大气状况来代替整体的朗,气溶胶以细粒为主,主要以核模态形式存在,其大气
5、状况,这势必会产生一定的误差,尤其是在海陆交界处。由于海洋性气溶胶与大陆性气溶胶在结构粒径r<0.05μm。大气分子、气溶胶的核模态质粒和组成上有很大差异,大气非均质性表现的就更为的散射均符合瑞利散射条件,因此,主要发生瑞利散明显,大气校正结果的误差也会更大。针对以上模射。如果只考虑一次散射且忽略大气吸收的影响,型的缺点,本文提出了一种基于多个暗像元的大气整层大气散射率ω=1-Tuλ,假设天空辐照度各向校正方法,该方法继承了DOS法的优点,并且改进同性,则下行天空漫射光近似为了大气程辐射的确定方法,充分考虑了大气的非均ωE0(λ)(1-Tuλ)E0(λ)Edλ==(4)质性,因此可以改
6、善大气校正结果的精度。22收稿日期:2006-08-09;修订日期:2006-09-27第2期齐志新,等:多暗像元大气校正方法·17·2[9]3(1+cos<)由以上各式可推导出行星反射率为P(<)=(5)4LλπωωP(<)Rλ==RgλTuλ(Tdλ+)+(6)E0(λ)cosθz2cosθz4cosθz式中,Rλ为行星反射率(即未经大气校正的反式中,Lλ为测量的光谱辐亮度;DN为记录的射率)。电信号值;gain为响应函数的斜率(通道增益);bi2ωP(<)as为响应函数的截距。令ρuλ=(7)4cosθz对于TM影像来说,定标的系数可以在头文件式中,ρuλ为上行反射率函数(程辐射
7、反射率函中读取。本次研究采用的是1998年12月22日的数)。由式(6)可得地物反射率为Landsat5TM影像,其定标系数如表1所示。RλcosθzρuλcosθzRgλ=-(8)表1Landsat5TM数据定标系数(W·m-2·sr-1·μm-1)ωω(Tdλcosθz+)Tuλ(Tdλcosθz+)Tuλ22波段TM1TM2TM3TM4TM5TM7式(8)可简化为gain0.003980.009640.00540.010430.00235
