太湖水体GF-1/WFV影像的6S逐像元大气校正

水体光谱信息微弱,常用的基于辐射传输模型的大气校正方法在水体中校正精度较差。基于覆盖太湖水体的2016年4月29日的高分一号宽幅相机影像（GF-1/WFV）和同步的实测光谱数据,对6S辐射传输模型的输入参数进行敏感性分析,逐像元计算观测几何,使用分区气溶胶类型、分区暗像元和Spline插值确定的气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）进行6S逐像元大气校正。实验结果表明:气溶胶模式对6S大气校正结果的影响最大,与FLAASH方法相比,逐像元计算观测几何和气溶胶参数的校正方法对大气校正精度有改进作用,4个波段的平均相对误差分别降低了1.84%、7.78%、4.79%和17%。结合精确大气参数输入的6S逐像元大气校正方法可以改进水体表面遥感反射率的大气校正精度。     

卫星影像大气校正中气溶胶模型的影响分析-以天津地区为例

基于大气校正中常用的大气辐射传输模拟软件6S模型,探讨了不同气溶胶模型对卫星影像大气校正的影响及其适用性问题。选取我国环境小卫星星座HJ\|1的CCD传感器数据,以天津地区大气污染和较清洁条件下的卫星影像为例,基于6S进行大气校正,定量估算了气溶胶模型选取对大气校正精度的影响。与此同时,通过地面太阳-天空辐射计实测,获得研究区域整层大气气溶胶参数进行大气校正,并与基于气溶胶模型的校正结果进行对比,得到以下结论:①6S气溶胶模型中,大陆型与海洋型的校正结果比较接近,而城市型气溶胶模型由于含有较高的煤烟成分比例,其校正结果与前两种相差较大;②天津地区在大气污染情况下,适合应用大陆型气溶胶模型进行大气校正,而在大气较清洁的情况下可选择海洋型气溶胶模型。
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采用MODIS大气产品的高分一号WFV数据大气校正

针对高分一号(GF-1)WFV数据难以进行业务化大气校正处理的问题,利用准同步的MODIS大气参数产品和6S辐射传输模型建立了一种GF-1 WFV数据的逐像元大气校正流程,然后利用该方法对26景GF-1WFV试验数据进行了大气校正处理,并比较了星上反射率和地表反射的差异,最后在不同地表覆盖类型对GF-1WFV反射率数据和同步的MODIS反射率进行了交叉对比。结果显示,二者一致性较好,均方根误差的均值范围为0.015～0.040。试验数据处理结果表明,该方法可有效对GF-1WFV数据进行反射率反演,且可实现自动化和业务化的处理。     

Sentinel-2A卫星大气校正方法及校正效果

针对Sentinel-2A卫星大气校正研究的不足,对Sentinel-2A大气校正方法进行介绍,并选取森林、水体、城市建筑物3种地物为研究对象,分析Sentinel-2A单波段通道大气校正前后反射率变化;以Landsat-8、高分一号(GF-1)为辅助数据,从3种传感器大气校正后均质像元反射率曲线、大气校正前后植被指数变化3个方面进行研究。结果表明:1)Sentinel-2A大气校正后,可见光通道反射率变小,波长越长,大气校正效果越不显著;近红外、短波红外反射率增加。2)大气校正后,3种数据源同种地物光谱曲线趋于一致,其中Sentinel-2A水体与植被光谱曲线更能反映地物特征。3)与Landsat-8相比,Sentinel-2A、GF-1WFV1大气校正后林地NDVI明显增大,Sentinel-2A高植被覆盖区增大,低植被覆盖区减小,最能反映植被特征;Sentinel-2ANDWI变化不如Landsat-8NDWI变化显著。     

基于MODIS的大气因素对蓝藻水华信息提取的影响

本文利用MODIS提供的两种影像产品和代表大气条件的气溶胶产品,运用单波段(NIR)和比值植被指数(NIR/G)两种方法分别提取太湖蓝藻信息.在阐述气溶胶的光学厚度对遥感影像影响的基础上,定量分析了气溶胶光学厚度对两种方法提取蓝藻水华面积的净变化值和选取阈值的影响程度.研究结果表明,运用单波段和比值植被指数两种方法提取太湖蓝藻水华面积差异与气溶胶光学厚度的相关性,固定阈值情况下的相关性高于自选阈值中的对应值.两种指数中大气校正前的阈值与气溶胶光学厚度的相关性都要高于大气校正后两者的相关性.这说明大气会对阈值的设定产生一定的影响,进而影响蓝藻信息提取精度.因此,定量分析气溶胶光学厚度对监测蓝藻是至关重要的.     

利用地物光谱仪测算大气气溶胶光学厚度方法

气溶胶光学厚度是进行大气校正的重要参数，本文提出了一种通过地物光谱仪测量太阳辐射来测算气溶胶光学厚度的方法。并将测算结果与6S大气辐射传输模型的模拟结果进行比较，详细分析了误差来源。研究表明该方法是一种实用有效的方法，可用于遥感数据大气校正及大气气溶胶光学厚度的估算。     

基于高程或气溶胶厚度与6S模型校正参数回归方程的遥感图像大气校正模型

为了消除影像中的大气影响,反演地表真实反射率,需要进行大气校正。6S是通用的大气校正模型之一,但是对于覆盖面积较广、下垫面较复杂的影像,若用平均的气溶胶厚度和高程参数来对影像进行校正,将出现较大误差。提出了建立一种基于6S模型,以高程或气溶胶厚度为参数的大气校正模型与方法,并以广州Landsat ETM+为例,对校正前后的反射率直方图、NDVI灰度直方图以及各类地物的光谱特征进行分析。结果证明了该方法简单实用,校正精度高,可直接用于该地区相似气候条件下影像的大气校正,对类似的研究有借鉴意义。&     

基于高程或气溶胶厚度与6S模型校正参数回归方程的遥感图像大气校正模型

为了消除影像中的大气影响,反演地表真实反射率,需要进行大气校正。6S是通用的大气校正模型之一,但是对于覆盖面积较广、下垫面较复杂的影像,若用平均的气溶胶厚度和高程参数来对影像进行校正,将出现较大误差。提出了建立一种基于6S模型,以高程或气溶胶厚度为参数的大气校正模型与方法,并以广州LandsatETM＋为例,对校正前后的反射率直方图、NDVI灰度直方图以及各类地物的光谱特征进行分析。结果证明了该方法简单实用,校正精度高,可直接用于该地区相似气候条件下影像的大气校正,对类似的研究有借鉴意义。     

高分六号卫星遥感估算大气细颗粒物方法研究北大核心CSCD

针对目前利用高分六号卫星开展地区高空间分辨率大气细颗粒物监测研究较少的问题,提出了基于高分六号卫星宽幅相机数据的气溶胶光学厚度及大气细颗粒物遥感反演的技术方法,并在京津冀及周边地区开展了应用实验和对比分析。首先,基于改进暗像元法反演了高分六号卫星数据的气溶胶光学厚度;然后,结合地面大气细颗粒物监测数据与多种气象辅助数据,基于随机森林算法,构建了多参量综合的大气细颗粒物估算模型,对京津冀地区的大气细颗粒物浓度进行了估算。研究表明:高分六号气溶胶光学厚度反演结果与地基站点监测结果的相关系数为0.94,反演精度较高;大气细颗粒物估算结果与地基站点监测结果的决定系数达到0.79以上,较好地反映了京津冀地区的大气细颗粒物空间分布。     

基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法

对航天遥感相机进行在轨检校,是提高卫星产品质量,扩大产品应用效果的重要技术内容.文中研究了一种基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法.该方法利用相机外方元素对于相机视向量夹角角度影响比较小的原理,根据地面控制点和一级产品图像,求解相机视向量夹角,从中提取相机光学部件的畸变模型参数,从而实现相机内外方元素解耦.相机畸变模型采用一维3阶多项式,对焦距和主点等引起的低阶误差能够很好地吸收.该方法用在HJ-1A/B卫星的宽幅盖CCD相机几何畸变校正上,检校误差残留在2—6个像元,和参考数据精度相似,表明取得了很好的校正效果.     

国际新一代对地观测系统在气溶胶遥感方面的应用

大气气溶胶在很多生物地球化学循环中具有重要作用, 但是由于它的来源广泛并且具有很大的时空变化, 难以在全球范围内精确、实时确定气溶胶的性质、组成及时空分布, 因而对大气气溶胶的研究依赖于监测手段的发展。对大气气溶胶实验观测的观测方法和测量仪器有很多, 而对地观测卫星利用其特有的优势, 可以实现对气溶胶的大范围、实时探测, 促进了大气气溶胶这一边缘学科的研究发展。简要回顾了对地观测系统( Ear th Observ ing System) 的发展历程, 然后介绍了对地观测卫星遥感气溶胶的发展及现状, 对国际新一代对地观测系统在气溶胶遥感方面的应用现状做了详细的描述和总结。     

中国东南地区及近海海域气溶胶反演遥感研究

大气气溶胶在很多生物地球化学循环中具有重要作用,但是由于它的来源广泛并且具有很大的时空变化性,难以在全球范围内精确、实时确定气溶胶的性质、组成及时空分布,因而对大气气溶胶的研究依赖于监测手段的发展。地基试验能获取点源的大气气溶胶光学厚度(AOD)的地面测量数据,得到的气溶胶光学厚度用于卫星数据的预处理以及气溶胶光学厚度反演的精度验证。而经过地基校验后的卫星遥感数据,可以反映大范围内实时动态的气溶胶信息。利用MODIS资料和地基探测的太阳光度计资料,对中国东南地区及近海海域的大气气溶胶光学特性进行了分析,讨论了适用于中国东南地区的大气气溶胶模型;利用连续的太阳光度计数据对MODIS资料的反演结果进行校验,结果表明：改进气溶胶模型和采用连续波段太阳光度计探测数据,可以提高MODIS AOD的校验结果。     

遥感数字图像的大气辐射校正应用研究

卫星遥感数字图像成像过程中，由于电磁波受大气作用造成数据质量下降，影响遥感信息的提取及精度。介绍了大气辐射校正的一般原理和PCI软件ATCOR2模块的算法，研究了基于该模块的遥感数字图像大气辐射校正实现方法。根据研究区实际情况，选用1976年美国标准大气乡村气溶胶大气参数，对一景Landsat TM影像进行校正处理。对比处理前后图像和直方图，可知该方法增强了图像清晰度，提高了视觉效果，有利于遥感信息提取和专题解译。     

基于高程分层方法的HJ-1B CCD2影像大气校正

大气校正是从环境一号B星(HJ\|1B)CCD2多光谱卫星数据中精确提取地面定量信息的关键一步。采用一种基于高程分层和改进的浓密植被算法,即将整个研究区按照高程间隔0.1 km划分为17个子区域,在不同高程带内利用红波段与短波红外波段(1.6 μm)的线性关系估计出红波段的反射率,然后利用估计的红波段反射率与其表观反射率差值的均值,结合6S辐射传输模型模拟计算得到0.55 μm处的气溶胶光学厚度,从而实现各个波段大气校正。比较分析校正前后成熟林地、水体和裸土的光谱反射率和标准反射率,结果表明:该方法对HJ-1B CCD2数据大气校正可取得较好的效果。     

高分辨率静止轨道遥感卫星可见光及近红外波段邻近效应建模及分析

结合高分辨率静止轨道遥感卫星的特点,通过对已有研究方法的适当改进,给出了基于大气辐射传输机理的高分辨率静止轨道遥感卫星可见光及近红外波段的点扩散函数(Point-spread Function,PSF)模型,并进行邻近效应分析预研究.文中对邻近像元到目标像元距离、邻近像元范围(区域)、观测天顶角、气溶胶光学厚度及其散射相函数的非对称因子等因素对邻近效应的影响进行了系统地实验,并对各因素的影响机制进行了一定分析.结果显示,邻近像元对目标像元入瞳处辐亮度的贡献最高可达2.3％左右.故在对该类型遥感卫星进行大气影响分析、成像模拟、大气校正时考虑邻近效应是必要的.     

面向内陆水环境监测的GF-1卫星WFV数据特征评价

各种卫星遥感数据在内陆水环境监测中得到日益广泛的应用并各具优势和不足。2013年4月发射的高分一号(GF\|1)卫星搭载的宽视场相机(WFV)为水环境监测提供了新的数据源。通过与Landsat8 OLI和HJ\|1 CCD对比,从辐射、光谱和空间3个方面客观评价GF\|1 WFV 的数据特征,并分析其在内陆水环境监测应用中的优缺点。结果表明:WFV在内陆水体区域的灰度级数和信噪比高于CCD但低于OLI 10 bit的量化等级足以满足水质参数反演的精度要求,在水体监测应用中WFV现有辐射定标系数需修正;WFV的波段数量和宽度与CCD基本一致,比OLI的少且宽,不能很好地捕捉内陆水体的光谱特征;WFV16 m的空间分辨率和800 km的幅宽,明显优于CCD和OLI。总之,WFV在大范围中小型内陆水体环境动态监测方面具有良好的应用前景。     

基于正则化IR-MAD的GF-1影像辐射归一化

针对绝对辐射校正处理过程复杂不易实现,现有的相对辐射校正方法域值确定困难、样本点质量不稳定的问题,提出采用辐射归一化方法提高影像辐射质量。以GF-1卫星PMS和WFV数据为研究源,经过简单大气校正后进行相对辐射归一化;在正则化迭代加权多元变化检测(IR-MAD)方法的基础上,通过控制未变化集的线性关系、逐步筛选不变特征点,获得不同传感器影像(Landsat-8OLI和Sentinel-2A MSI)对应波段的反射率归一化方程。结果表明,该方法能够有效减少影像间的辐射差异,与其他方法相比具有较高的精度,为遥感信息定量化获取较高精度的地表反射率提供可参考的方法。     

基于分区暗像元和Spline插值方法估算太湖气溶胶光学厚度

传统暗像元大气校正算法认为研究区域上空的气溶胶光学厚度呈均匀分布状态。对于Ⅱ类水体,尤其是气溶胶类型复杂的内陆湖区,暗像元算法的均匀性假设将不再适用。针对传统暗像元算法的不合理性,本研究将太湖湖区划分为9个子区域,每个子区域利用传统暗像元算法估算其气溶胶光学厚度,然后结合Spline插值算法获取整个太湖的气溶胶光学厚度信息,并以传统暗像元大气校正算法作为参照,探讨与分析分区暗像元算法的精度状况。通过本文的研究可知：气溶胶光学厚度是遥感大气校正的关键参数;在2003年10月28日,受西北风的影响,太湖上空的气溶胶光学厚度呈湖南低,湖北高的分布模式;分区暗像元大气校正算法获取的气溶胶光学厚度平均值为0.79,标准偏差为0.099,标准偏差与平均值的比值为12.58%,与传统暗像元算法相比,分区暗像元算法综合考虑了水体上空气溶胶光学厚度空间分布的不均匀性,进而有利于改善大气校正的精度。     

利用多元遥感数据进行CBERS-02卫星大气校正研究

针对山地丘陵等复杂地表下地形对遥感数据影响较大的情况,提出了适合该区域的大气校正方法。该方法以MODIS数据为数据源,基于6S反演出陆地上空的气溶胶模式和光学厚度。使用同时相同区域的TM数据对CCD数据进行交叉定标,利用ATCOR3实现了对CBERS\|02星CCD数据进行大气校正。校正前后数据比较结果表明:该算法还原了下垫面原貌,尤其对山区丘陵等复杂地表具有很好效果。     

不同大气校正方法对中小湖泊蓝藻遥感动态监测的影响

环境小卫星可实现中小湖泊蓝藻动态监测,但不同大气校正方法对于相同影像的处理结果有很大差异。研究利用多种大气校正方法对环境小卫星影像进行辐射校正处理,利用多个感兴趣区的全局和局部特征以及多个统计量对处理结果进行分析,比较其在蓝藻动态监测中的作用。基于多光谱植被指数计算蓝藻生物量的思路,分析了影像经不同大气校正算法处理后,其归一化植被指数的差异性来源及其对蓝藻生物量计算结果的影响。结果表明:蓝藻动态监测的定量描述会因大气校正算法不同而不一致,进而对几种大气校正算法在蓝藻生物量监测和定量分析中所产生的不确定性进行了比较分析,并对各算法的有效利用提出了建议。