遥感物理大气.pptx

第三节 大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORRECTION第三节 大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORRECTION回顾平面平行大气的辐射传输方程:给定边界条件,可以求解辐射传输方程。 实际上,遥感图像大气校正的目的是求取地表反射率,从某种意义上来说,是要求解边界条件。从辐射传输方程来看,这是一个十分复杂的过程。—大气耦合系统辐射传输问题的简化,它假设地表反射率为零,传感器接收到的辐射全部来自大气。 通过零反射地表假设,我们可以求解大气程辐射,从而将遥感图像中来自地表的辐射和来自大气的辐射分离,使遥感大气订正模型得以大大简化。(1)对于近红外与可见光波段,大气自身辐射可以忽略不计,大气路径辐射项主要来源于大气对太阳辐射的多次散射。 对于多次散射的计算可以通过求解辐射传输方程(如离散坐标法),或者直接用蒙特卡洛方法模拟获得。在实际应用中,我们又往往通过已有的大气辐射传输模式软件来计算,如6S软件,Lowtran软件,Modtran软件等。(2)对于热红外波段,多次散射一般可以忽略不计,但大气和地表自身发射必须考虑,热红外以后会专门讨论。(3)对于中红外波段,则既需要考虑地表与大气自身的发射,同时又要考虑大气的多次散射作用,因此更加复杂,我们不展开讨论。 为了问题的简化,在地表朗伯体、大气水平均一假设条件下,我们可以得到:其中,;分别为观测天顶角与太阳天顶角;为传感器接受到的辐射亮度,为观测方向的路径辐射项;为地表反射率;S为大气下界的半球反射率;为大气层顶与太阳光垂直方向的通量密度。利用入射太阳辐射项归一化上式可得:式中是大气顶部反射率,是大气的路径辐射项等效反射率,将T可以分为直射和散射两部分:是总体光学厚度,是散射透射率。如何进行遥感图像的大气校正呢?即如何求得地表反射率?(1)已知大气状况的校正方法 如果已知大气的垂直廓线(温、湿、压),大气水汽含量,大气光学厚度(气溶胶),以及气溶胶模式,我们可以通过大气辐射传输模式模拟,计算三个不同地表反射率条件下的大气层顶辐射亮度,进而求解得到,S和F值,而达到大气效应纠正的目的。对于可见光/近红外波段而言,大气状况最主要的影响因素是大气气溶胶的变化,即大气光学厚度的变化,因此关键是如何估算遥感图像的气溶胶分布。(2)参考地物法(Invariant—ObjectMethods) 对于TM等高分辨率的图像,通常可以假设整幅图像的大气状况相同,图像的观测天顶角也可以近似看作相同(垂直观测),如果可以在一幅图像中找到苦干个(3个以上)地表反射率固定不变的地物,则可以通过求解方程组得到大气参数,进而达到整幅图像大气校正的目的。其中; 理论上,n≥3即可求解,但为避免方程的相关性,一般要寻找地表反射率分别为高、中、差的地物作为参考物。该方法对于时间序列的多幅影像的归一化校正适用。(3)暗目标方法(Dark-ObjectMethods) 如果图像中包含有浓密的植被或水体,因为浓密植被和水体在可见光反射率很低,被称为暗目标,因此传感器所接收的辐射主要来自于大气的程辐射,可以用于大气光学厚度的估算,以植被为例,其算法的基本思路如下::利用植被指数高和红外波段反射率低的特性;或利用中红外通道()的反射率低的特性;;(气溶胶谱分布,折射指数,单次散射反照率等);,将遥感观测的辐射亮度反演为气溶胶光学厚度;,得到整幅图像的光学厚度;。