一种基于氧气和水汽吸收波段的内陆水体大气校正方法
【专利摘要】一种基于氧气和水汽吸收波段进行内陆水体大气校正的方法，涉及遥感【技术领域】，所述方法包括：对内陆水体的高光谱遥感影像数据进行处理，提取清洁水体像元(暗像元)；对提取的暗像元进行去瑞利散射大气校正；对校正后的像元，利用氧气和水汽吸收波段组合计算大气校正因子；外推全波段的气溶胶散射；利用计算出的气溶胶散射值，对整景影像进行大气校正。所述方法，利用水体在氧气和水汽吸收波段反射率低的特点，选取水体暗像元，并计算气溶胶散射，该方法避免了内陆水体大气校正中，因水体浑浊度高而导致的过校正现象；提高了内陆浑浊水体大气校正的精度，为提高遥感反演精度提供了技术支持。
【专利说明】一种基于氧气和水汽吸收波段的内陆水体大气校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及遥感【技术领域】，特别涉及一种针对高光谱数据的、基于氧气和水汽吸收波段进行内陆水体大气校正的方法。
【背景技术】
[0002]在水色遥感中，传感器在大气层顶接收到的信号中有90%以上来自大气散射，而水体信息在可见光范围内最多只占到10%，大气散射信息对水体光谱信息造成了极大的干扰，严重影响了水环境参数的遥感提取。因此，要提高水环境遥感监测的精度，必须进行精确的大气校正。大气散射由大气分子的散射(瑞利散射)以及气溶胶散射组成，由于大气分子成分及含量比较稳定，大气分子散射贡献已能通过多次散射加偏振的精确Rayleigh散射计算得到，而气溶胶含量在空间域及时间域上变化较大，要准确计算其散射比较困难，故而不同大气校正算法的区别主要体现在如何计算气溶胶散射，以及大气分子与气溶胶的共同作用上。
[0003]传统的大气校正算法中气溶胶散射部分的计算多是建立在“黑暗像元”的假设条件上，即假设水体在近红外波段(NIR > 700nm)的离水辐亮度近似为0，近红外波段的信号值都来自于瑞利散射以及气溶胶散射，且气溶胶随着波长的变化表现出一定的规律性，在此基础上，将近红外波段的气溶胶散射外推到可见光波段范围内，从而得到各波段的离水辐亮度。然而，由于内陆水体浑浊度较高，导致水体在近红外波段的反射升高，使得近红外离水辐亮度近似为O的假设不再成立，因此该方法无法直接应用于内陆及沿岸等二类水体。对于内陆水体，重新寻找适合的光谱波段，以推算其气溶胶散射，是提高大气校正的精度的有效途径。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对内陆水体，确定适宜的高光谱波段，克服通常大气校正中过校正的现象，提高高光谱遥感数据的大气校正精度。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于氧气和水汽吸收波段的大气校正方法，其包括步骤:
[0006]A:对内陆水体的高光谱影像数据进行预处理；
[0007]B:对所述经过预处理的影像数据，提取清洁像元(暗像元)；
[0008]C:针对所述清洁像元，计算大气分子瑞利散射，进而计算得到去除瑞利散射后的辐射亮度值；
[0009]D:针对所述去除瑞利散射后的像元，利用氧气与水汽吸收波段组合计算大气校正因子；
[0010]E:根据所述计算出的大气校正因子，推算各波段气溶胶散射；
[0011]F:根据所述计算的气溶胶散射，完成高光谱影像数据的大气校正。
[0012]优选地，所述步骤A具体包括步骤:[0013]Al:获取所需进行大气校正的高光谱遥感影像，从中提取内陆水体水域的影像数据；
[0014]A2:利用所获取数据的定标參数(通常由传感器发射方提供)，对原始影像数据进行辐射定标和几何纠正。
[0015]优选地，所述步骤B中，通过对整景影像像元值的对比，选取出像元值最小的样点(不少于20个)，并记为清洁像元(暗像元)。
[0016]优选地，所述步骤B中，考虑到气溶胶空间分布的非均匀性，暗像元应分布在影像的各个区域。
[0017]优选地，所述步骤C中，针对所述步骤B中提取的暗像元，计算大气分子瑞利散射，进而计算去瑞利散射的辐射亮度值，具体计算方法如下:
[0018]首先，计算瑞利散射し用式⑴计算:
[0019]
【权利要求】
1.一种基于氧气和水汽吸收波段的内陆水体大气校正方法，其特征在于，包括步骤: A:对内陆水体的高光谱影像数据进行预处理； B:对所述经过预处理的影像数据，提取清洁像元即暗像元； C:针对所述清洁像元，计算大气分子瑞利散射，进而计算得到去除瑞利散射后的辐射亮度值； D:针对所述去除瑞利散射后的像元，利用氧气与水汽吸收波段组合计算大气校正因子; E:根据所述计算出的大气校正因子，推算各波段气溶胶散射； F:根据所述计算的气溶胶散射，完成高光谱影像数据的大气校正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，需对所述高光谱影像数据进行辐射定标、几何校正的预处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，需通过对整景影像的数据对t匕，提取清洁像元即暗像元，考虑到气溶胶空间分布的非均匀性，暗像元应分布在影像的各个区域。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，针对所述步骤B中提取的暗像元，计算大气分子瑞利散射，进而计算去瑞利散射的辐射亮度值，具体计算方法如下: 首先，计算瑞利散射k，用式(I)计算:
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D中，针对所述去除瑞利散射后的像元，利用氧气与水汽吸收波段组合计算大气校正因子e，具体计算方法如下:
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E中，根据所述D中计算出的大气校正因子，推算各波段气溶胶散射:
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F中，将所述E中计算的气溶胶散射，应用于高光谱遥感影像的逐像元，完成高光谱影像数据的大气校正。
【文档编号】G01S7/497GK103499815SQ201310429579
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】李云梅, 王桥, 朱利, 檀静 申请人:李云梅