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会计学第三节大气效应纠正ATMOSHPHERICEFFECTCORRECTION1.零反射地表假设(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。2.朗伯体地表大气订正方法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。(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:a.确定暗目标的存在: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(2.1和3.8)的反射率低的特性;b.利用中红外通道的观测估计暗像元在红和蓝通道的反射率;c.给定气溶胶模式(气溶胶谱分布,折射指数,单次散射反照率等);d.利用气溶胶模型计算的辐射传输查找表,将遥感观测的辐射亮度反演为气溶胶光学厚度;e.利用得到的气溶胶光学厚度对整幅遥感影像进行内插,得到整幅图像的光学厚度;f.对整幅影像进行大气校正。(4)其它大气校正方法·直方图匹配法(HistogramMatchingMethods):假设晴空条件与大气浑浊条件下地表反射率的直方图分布相同;算法被ERDAS和PCI等图像处理软件采用;·反差减少法(ContrastReductionMethods):气溶胶散射减小地表反射率的差异,因此局部图像方差可以用于估算气溶胶光学厚度;……3.交叉辐射项的影响又称为临近像元效应。我们假定目标是均一条件下获得大气校正的地表反射率为,其公式如下:考虑临近像元的影响,则有如下关系:其中式中是以目标像素为坐标原点的局部坐标系坐标值,是大气点扩散函数(PointSpreadFunction)。在实际应用中,是由原始图像中校正像元为中心的2N×2N像元子域计算得到的:其中表示像元距中心的距离。4.非朗伯体条件下的大气校正如果考虑地表BRDF和大气BRDF之间的耦合,则朗伯体假设条件下的大气校正的精度是有局限的,最早研究这一效应的是Tanre等(1983),目前在6S模型中已比较好地考虑了BRDF的耦合效应。实际上,非朗伯体大气校正是一个十分复杂的问题,因为以上面的公式我们知道,要进行大气校正必须知道地表的BRDF即,而通常在大气校正前地表的双向反射率是未知的,这就形成大气校正环的问题,目前的主要思路是通过迭代的方法来解决(胡宝新,李小文等)。第四节大气的遥感探测ATMOSHPHERICREMOTESOUNDING大气气溶胶遥感探测大气水汽遥感探测大气垂直廓线的遥感探测大气微量气体的遥感探测(污染气体)大气气溶胶遥感探测大气气溶胶通过散射与吸收阳光对地球系统辐射平衡有重要的影响;气溶胶粒子在很多生物地球化学循环中起着重要的作用;气溶胶构成大气污染源,如沙尘暴、烟尘等;气溶胶是影响遥感图像质量的重要因素,是遥感图像校正的必须输入的参数。1.海洋大气气溶胶遥感反演(以MODIS对流层气溶胶遥感反演为例)