太湖二类水体水色遥感的大气校正问题探讨

基于简化的大气辐射传输模型,提出一种基于图像本身的水色遥感大气校正方法。根据清洁水体在绿光波段的离水辐射相对稳定的特点,来估算清洁水体像元在绿光波段的气溶胶参数,插值获取整幅图像在绿光波段的气溶胶参数,根据大气校正因子为1的假设,外推获取蓝、红波段的气溶胶参数。以太湖为研究区,对Landsat5TM蓝、绿、红波段进行大气校正,反演出离水辐亮度,进而获得水体的遥感反射率。对反演的水体遥感反射率与准同步实测的相应采样点水体遥感反射率进行了对比分析,结果表明,该方法有效地去除了大气效应对遥感数据的影响,经过大气校正的反射率值接近实测反射率值。     

TM图像大气校正及其对地物光谱响应特征的影响分析

基于辐射传输理论的大气校正模型,具有明确的物理意义,易于操作,应用广泛.虽然这类模型通常会提供几种标准大气模式供用户选择,但是有限的几种模式难以合理描述具体研究区的大气状况,因此,在缺乏实测资料时,有必要对大气参数进行合理选择或估计,参数的选择直接影响大气校正的结果.因此,首先对Landsat-5 TM图像大气校正参数的确定进行了详尽分析,然后从光谱响应曲线、归一化植被指数(NDVI)、能见度等方面,探讨了大气校正对TM图像地物光谱响应特征的影响.研究表明:(1)TM图像经大气校正后,地物在可见光波段反射率明显减小,而在近红外和短波红外反射率增大;(2)大气校正后的NDVI增幅明显;(3)能见度对水体和植被在可见光波段的地表反射率影响均较大;在近红外波段对水体的影响比对植被的更为强烈;随着能见度的增大,地物地表反射率增大.采用的参数确定方法可为类似研究提供参考与借鉴.     

HJ-1A/1B卫星CCD影像的鄱阳湖6S大气校正研究

HJ-1A/1B卫星CCD数据具有较高的空间、时间分辨率,在内陆湖泊水色遥感定量监测中有较大的应用潜力,大气校正是其需要解决的首要问题.采用6S模型对2009年10月24日鄱阳湖HJ-1A/1B卫星CCD影像进行大气校正处理,并用实测数据进行了对比分析,结果表明6S模型校正后的CCD影像水体遥感反射率能表现鄱阳湖水体悬浮泥沙浓度入江水道高于主湖区的空间分布特征;二波段(绿光波段)和三波段(红光波段),大气校正结果精度较高,平均相对误差分别为9.6%、12.6%,最小相对误差分别达到3.0%、1.6%;一波段(蓝光波段)、四波段(近红外波段)大气校正结果误差较大,建议参数反演时尽量避免采用这两个波段.     

环境减灾卫星高光谱数据大气校正模型及验证

根据四流近似辐射传输理论, 建立了适合环境与减灾卫星高光谱传感器(HSI)的大气校正解析模型, 给出了模型中 6 个大气参数的数值计算方法。经与 MODTRAN 模型比较, 解析模型误差小于0. 5% , 表明具有较高的数值模拟精度。利用与 HSI 数据同步过境 MODIS 数据生成的大气温湿度廓线产品和气溶胶产品, 求解出了6 个大气校正参数, 并将其用于定标后 HSI 数据的大气校正, 获得了地物真实高光谱反射率。经与地面同步观测光谱数据比较, 波长大于700 nm波段范围内校正结果与地面观测值一致性较好; 其他波段受仪器 自身存在较大噪声影响, 校正后反射率高于地表观测值。     

渤海浑浊水体GOCI影像神经网络大气校正研究

针对GOCI遥感数据的官方处理软件(GDPS(GOCI data processing system))中的标准大气校正算法在渤海近岸浑浊水体区域处理中存在的问题,以MODIS/Aqua数据NIR-SWIR波段联合大气校正处理所得的水色遥感反射率产品结果和GOCI的星上反射率数据为基础,基于神经网络模型进行浑浊水体GOCI影像的大气校正方法研究结果表明,神经网络方法能显著减少标准产品中大气校正失效区域,特别是在443、490、680、555、745nm波段改进效果非常明显;但412、660、865nm波段的紧邻近岸的浑浊水体部分区域存在遥感反射率空间分布不合理,这可能与MODIS对应波段产品本身的大气校正精度不高有关.由于缺乏对应的实测数据,后续验证工作还需要进一步开展.     

多云雨城市地区Landsat多时相影像的大气校正反射率特征评估

应用2种主要大气校正方法（LEDAPS与FLAASH）,对广州城区多时相Landsat TM、ETM+和OLI传感器影像进行大气校正评估,包括连续15年大气校正前后影像的地表反射率、归一化差异植被指数NDVI、缨帽变换绿度与亮度分量和地物类别可分性Jeffreis Matusita（J-M）距离的差异比较. 结果表明:2种校正影像的校正效果在可见光波段最明显,且在不同波段表现出不同的光谱响应特征;校正后的时间序列影像反射率均具有波动性,FLAASH方法校正影像反射率波动较为显著;相对LEDAPS校正影像,FLAASH校正影像高估了近红外波段反射率,从而高估了NDVI、缨帽变换分量;成对t检验结果显示2种校正影像在二次人工林与城市用地的类别可分性上存在显著差异. 应用FLAASH校正影像的反射率计算得到较高的缨帽分量值,主要源于FLAASH对短波红外波段水汽校正的不足,证明在多云雨城市地区（如广州市）,水汽对大气校正存在重要影响.     

基于6S模型的可见光、近红外遥感数据的大气校正

受大气吸收与散射的影响,电磁波在大气—目标物—遥感器途径传输过程中发生失真,造成目标地物反射辐射能量到达遥感器时被衰减。给计算地表反照率/反射率和地表温度等关键参数带来较大的误差。选择陆地卫星7号ETM+遥感影像的可见光、近红外波段数据,利用6S模型,进行大气辐射校正和反射率反演。同步气象数据用于遥感器所接受的大气顶部辐射的模拟、验证和评价6S对大气校正的可靠性。最后对ETM+可见光和近红外波段数据大气校正前后的反射辐射和均一化植被指数（NDVI）的变化进行了对比研究。     

HSI高光谱数据的FLAASH大气校正与评价

针对福州闽侯西部地区的HSI高光谱数据,进行影像条纹噪声去除,并基于MODTRAN辐射传输模型对HSI数据进行大气校正得到地表真实反射率.通过大气校正前后的3类典型地物的反射率的对比,大气校正前后的植被反射率和光谱库中标准反射率的对比,证明了FLAASH模型对HSI数据进行大气校正的有效性.     

湖泊叶绿素a反演的大气校正模型比较研究

为获取湖泊叶绿素a定量反演所需的最优大气校正方法,以太湖为例,分别使用FLAASH、6S及QUAC 3种大气校正模型对HJ-1B卫星CCD数据进行大气校正,通过对比各波段反射率及遥感指数与叶绿素a的相关性,得到归一化水体指数相关系数最高,并使用归一化水体指数建立叶绿素a反演模型.反演模型R2在0.7以上,同时通过了统计检验.实验利用太湖采样点平均光谱反射曲线及实测光谱对比大气校正模型的影像处理效果,并在此基础上,利用误差参数评价不同大气校正处理后的反演精度.结果表明:3种大气校正算法的影像处理效果总体较好,FLAASH和6S算法的各项参数接近,反演精度优于QUAC算法,并且聚类分析结果很好地证实了二者的相似性;QUAC算法在获得较高精度的同时其典型地物光谱出现失真.因此,在湖泊叶绿素a浓度反演建模时,大气校正方法应优先考虑FLAASH算法和6S算法,尽量避免使用QUAC算法.     

由遥感数据获取的地表反照率归一化问题探讨

以洛河流域为研究区域,以反照率为研究对象,根据同时相的ETM 与MODIS数据探讨了地表参数的一致性问题.在对ETM 影像进行地形与大气校正的基础上,利用窄波段反射率组合方法获取了研究区的地表反照率,通过ETM 反演的反照率与MODIS二向反射函数(BRDF)反演的反照率产品的对比分析得出了两者间的关系.     

Sensitivity analysis of single-angle polarization reflectance observed by satellite

Two channels of the Cloud Aerosol Polarimetric Imager, onboard the TanSat-Chinese carbon dioxide observation satellite, are designed to detect the polarization state of radiation reflected by the earth-atmosphere system in a single-viewing angle. Aiming to understand how the earth and atmospheric parameters affect the polarization state of radiation, we conduct a sensitivity analysis of the polarized reflectance at the top of atmosphere （TOA） with respect to the aerosol microphysical parameters, atmo- spheric profiles, and surface polarization properties. It is found that （1） the TOA polarization reflectance at 0.66 μm is most sensitive to the real part of the aerosol complex refractive index, the mean radius of the fine mode aerosol particles, as well as atmospheric pressure and temperature profiles; （2） the TOA polarization reflectance at 1.64 μm is sensitive to the volume ratio between the coarse mode and fine mode particles as well, but it is not sensitive to atmospheric profiles; and （3） surface polarization properties have a relatively weak influence on the TOA polarization reflectance at both 0.66 and 1.64 μm.     

利用风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度

探讨利用中国风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的数值方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性, 讨论了该方法中对清洁天AOD值的不同假设对结果的影响。将2008年5月由风云2C可见光资料反演得到的AOD产品分别与东亚6个AERONET站点的AOD产品和MODIS的AOD产品进行了比较, 分析了风云2C卫星的AOD产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。结果对比表明, 在东亚地区利用风云2C可见光资料反演的AOD产 品可以展示气溶胶的分布样式, 但是目前的算法高估了中国西南部地区和低纬度一些地区的AOD值而低估了中国东部地区的AOD值。     

Attenuation of ultraviolet radiation reaching the surface due to atmospheric aerosols in Guangzhou

The UV attenuation due to atmospheric aerosols in Guangzhou was quantitatively assessed using surface ultraviolet radiation (UV,295-385 nm) observation,sun photometer and radiation models.Observations showed that the annual average value of aerosol optical depth (AOD) was 1.19 in UV spectral region of 340 nm,the annual average occurrence frequency of aerosol optical depth AOD 340 nm >1.0 was 55%,and the annual average attenuation rate of surface UV direct radiation of 340 nm was 68%.It was proven in the observation of surface UV radiation and model evaluation that annual average attenuation of UV due to atmosphere was 75%,and that reached 72% in the dry season (October,November,December and January);while average attenuation of UV due to atmospheric aerosols reached 62% in the dry season.It was indicated that very significant UV attenuations due to atmospheric aerosols existed in Guangzhou urban agglomeration,and at least half of UV radiation was attenuated due to atmospheric aerosols.Such large-amplitude attenuation will have a significant impact on urban ecosystem and species chemical cycles,especially photochemical reaction processes.     

6S模式对EOS/MODIS数据进行大气校正的方法

探讨了运用6S模式对EOS/MODIS的可见光与近红外通道数据进行大气校正的方法和步骤,对模式中的大气模式参数和廓线的计算方法提出了改进,应用研究目标地的气象探空资料计算包括气压、温度、水汽密度和臭氧密度等大气参数和廓线,并根据海拔高度对大气廓线进行订正.实验表明:校正后的象元反射率普遍增大,反射率区间明显拉宽,表现在图像上亮度有所提高,对比度明显增加,图像层次更加丰富,图像质量得到较大改善.     

新疆博斯腾湖地区气溶胶光学厚度特性地基遥感

为加强新疆戈壁地区沙尘监测,为区域气候变化研究和局地卫星遥感精度验证提供地基观测依据,利用CE-318太阳光度计在博斯腾湖地区2010年4～12月测得的太阳直接辐射数据,应用消光法反演了大气气溶胶光学厚度(AOD)和Ångström波长指数α并分析其变化特征。结果表明,该地区550 nm AOD平均值为0.33±0.22。当α>0.5时,550 nm AOD日均值小于0.25; 当α<0.5时,550 nm AOD日均值大于0.3。AOD日变化在非沙尘天气时有3种类型:平稳型、上升型和下降型。沙尘天气时有3种类型:上升型、早晨傍晚高且午时有低值、早晨傍晚低且午时有高值。AOD季节变化是春季最大,冬秋次之,夏季最小。当地年均大气透明度较好,气溶胶成分单一,沙尘天气是影响当地大气浑浊度的主要原因。