资源三号卫星影像快速大气校正方法

该文针对资源三号(ZY-3)国产高分辨率卫星影像的大气校正问题,提出了一种快速大气校正方法。该方法充分利用已有地面标准波谱库数据,并采用经验线性法对高分辨率ZY-3卫星遥感影像进行大气校正。最后利用地物的真实反射率光谱曲线和归一化植被指数(NDVI),与大气校正结果进行对比分析。结果表明:经新方法大气校正后的ZY-3影像地物反射率光谱曲线与地物真实反射率光谱曲线更加接近,植被覆盖区与非植被覆盖区NDVI的差异更加明显,更有利于地物的识别。研究结果为应用国产ZY-3影像进行定量遥感分析提供了参考。     

遥感影像不同校正模型对反射率的影响分析

采用飞马D200四旋翼无人机携带多光谱相机,获取了可见光波段的数据,地面同步测量了地表反射率和大气参数.结合实验数据,采用基于POS数据的严格成像模型和多项式模型对图像进行了几何校正,对比了2种模型的校正精度和不同重采样方式产生的差异.在几何校正的基础上进行了大气校正,获得地表反射率,选取典型地物水体、植被、裸土的实测结果进行验证.结果表明低空无人机遥感可以得到精度较高的地表反射率结果,但不同的几何校正模型对地表反射率影响较小,可以忽略.通过开展该实验证明了利用无人机开展定量化遥感研究的可行性.     

航天高光谱遥感器CHRIS的水体图像大气校正

CHRIS(Compact High Resolution Imaging Spectrometer)是欧空局于2001年10月发射的PROBA-1卫星上搭载的探索性高光谱遥感器,它具备高空间分辨率、多角度观测、高光谱成像等特点,为水质遥感监测提供不可多得的数据源。基于卫星遥感图像定量监测水质,一个关键步骤就是进行精确的大气校正,提取水面反射率。相比陆地遥感图像,水面反射率是弱信号,对大气校正的要求更高。6S(Second Simulation of SatelliteSignal in the Solar Spectrum)和MODTRAN(MOderate resolution TRANsmittance code)是两种常用的大气辐射传输模型。本文选取基于6S的REMS(Remote Sensing Environmental Monitoring System)和基于MODT-RAN的ACORN(Atmospheric CORrection Now)两种大气校正软件,对太湖梅梁湾的三景不同成像角度CHRIS图像进行大气校正,将大气校正后的图像水体反射率与地面同步实测水体反射率进行比较分析。结果表明,经过大气校正的CHRIS图像得到的水面反射率与实测反射率波形十分地接近,在全部波长范围内的相关系数达到90%。分析实测的水体反射率角度特征,发现图像的角度特征更明显。三个观测角度下反射率之间的各差值都呈现出在绿光波段较大,在红光和近红外波段偏小的特点,这和实测结果相符。ACORN校正后的图像的角度特征更好地与实测结果吻合。     

HJ-1卫星CCD数据的大气校正及其效果分析

利用MODTRAN 4模型对地表-大气-遥感器之间的辐射传输过程进行模拟,模拟出对应大气参数下的表观辐亮度;利用模拟生成的大气校正查找表,逐像元对HJ-1卫星CCD数据进行大气校正;并从光谱曲线、与MODIS地表反射率产品比较、归一化植被指数(NDVI)三个方面,探讨了HJ-1卫星CCD数据大气校正效果.结果表明:(1...     

加入高程因子的航空高光谱影像大气辐射校正

地形效应是影响遥感定量分析的主要障碍之一。尤其对于航空高光谱遥感而言,其地形效应更为显著,地形高程、角度带来的影响都不可忽略。基于青海雪鞍山地区的CASI高光谱影像和LiDAR地形数据,开展地形高程变化对航空高光谱遥感的影响研究。在假定每一个高程点为水平朗伯体的前提下,首先,基于MODTRAN软件模拟计算不同高程对应的大气上行辐射、地物至传感器之间的大气透过率、大气半球反照率和下行总辐射,进行地形高程变化对4个参量的影响分析;然后,设计实现了加入高程因子的大气辐射校正,完成了测区航空高光谱影像的反射率反演计算;最后,与FLAASH大气校正的反射率结果进行比较,发现同类地物的反射率曲线在谱形方面接近,但反射率数值存在差异,尤其是FLAASH大气校正结果中短波波段甚至出现负值,无疑是错误的。实验表明,高程因子的变化对山地航空高光谱影像成像过程的影响不可忽略,要实现精确的航空高光谱影像大气辐射校正必须消除其影响。     

基于辐射传输模型的Hyperion光谱重建应用评价

光谱重建是高光谱数据定量分析的前提,大气校正是光谱重建的关键环节。对于缺少地面同步测量的高光谱数据,大气辐射传输模型是最可行的大气校正方法。应用当前流行的大气辐射传输模型MODTRAN 4.0和6S,分别对试验区EO-1 Hyperion高光谱数据进行大气校正和光谱重建。通过对植被、粘土矿及水体3类地物光谱重建结果的对比分析,并利用统计方法计算光谱重建精度,评价大气辐射传输模型校正的效果和模型的适用性。最后,通过FLAASH模型的试验体现了高光谱数据大气校正集成化处理的优越性。     

基于Sentinel-2卫星数据的内陆湖泊水体大气校正

利用Acolite、FLAASH和C2RCC 3种大气校正算法,参考内陆湖泊历史实测遥感反射率数据,开展针对Sentinel-2卫星数据的内陆湖泊水体大气校正研究。试验结果表明：在数值方面,C2RCC校正结果和实测结果位于相同数量级,Acolite和FLAASH校正结果高估;在光谱曲线变化趋势方面,C2RCC校正结果与实测数据相近,Acolite和FLAASH校正结果存在异常,因而推荐使用C2RCC大气校正Sentinel-2的内陆水体数据;如果只考虑前5个波段,Acolite校正结果的曲线趋势与实测光谱接近,由于校正结果高估,推荐使用波段比值以消除数值高估。     

基于HY-1C卫星CZI影像的多类型内陆水体大气校正及水质参数反演

海洋一号C星(HY-1C)上搭载的海岸带成像仪(CZI)在内陆水体水色遥感应用方面具有较大潜力。目前,HY-1C CZI影像在内陆水体的大气校正和水质反演研究较少,仍然需要解决适用于不同类型内陆水体的大气校正和水质参数建模等问题。因此,本研究在华北平原的小浪底水库、官厅水库、丹江口水库、白龟山水库、白洋淀5个不同浑浊程度的湖泊和水库开展了星地同步实验,获取了85个采样点的水面遥感反射率光谱和水质参数实测数据。发展了基于Sentinel-2 MSI影像均匀不变地物的HY-1C CZI影像相对大气校正算法和系统定标模型。HY-1C CZI的蓝、绿、红、近红外波段遥感反射率反演平均无偏相对误差(AURE)分别为14.7%、11.2%、28.9%、41.7%,蓝、绿、红波段的大气校正精度相对较高;此外,大气校正与实测光谱的相关系数r的平均值为0.978,光谱角度距离(SAD)的平均值为0.109,说明大气校正遥感反射率光谱形状与实测光谱一致性较高。基于实测数据构建了叶绿素a浓度和透明度反演模型,经独立数据验证,HY-1C CZI影像叶绿素a浓度反演的AURE为33.8%,均方根误差(RMSE)...     

基于IDL的ETM＋大气校正与反射率反演

卫星遥感数据的大气辐射校正是定量遥感的基础。目前大气辐射校正方法的局限性已经严重影响了定量遥感科学的发展。本文详细阐述了黑暗像元原理及其算法、模型参数的确定及处理流程,利用IDL语言完成成都地区ETM＋卫星遥感数据大气辐射纠正,同时实现了地表反射率反演。     

基于神经网络的二类水体大气校正

以MERIS高光谱影像为数据源,根据现有大气传输模型和大气校正方法,探索了适合于内陆湖泊二类水体的高光谱遥感影像大气校正方法。在6S辐射传输模型的基础上,构建了基于神经网络的二类水体大气校正算法。通过构建输入卫星辐亮度直接提取离水反射率的模型,无需同步气溶胶参数,即可实现大气校正。对2010年8月9日的MERIS影像进行大气校正,并将校正后的遥感反射率与准同步实测离水反射率进行对比分析,结果表明,大气校正过程有效去除了大气效应的影响,经过大气校正的13个波段的平均相对误差分布在10%～40%,得到了与实测值相近的水体遥感反射率。     

基于CHRIS数据的三峡坝区水体叶绿素浓度遥感监测

本文探讨利用新一代微卫星遥感数据CHRIS/PROBA定量反演三峡坝区叶绿素(Chl)浓度的方法。首先对CHRIS/PROBA高光谱影像进行去条带、几何校正、辐射校正、大气校正等预处理,得到水体像元的遥感反射率;然后结合三峡坝区水质,分析了悬浮物对叶绿素浓度反演的影响,采用半经验回归方法建立了叶绿素浓度反演算法;最后在对算法验证的基础上,将模型应用到经过一系列预处理的影像中,得到三峡坝区叶绿素浓度的遥感反演结果,并对反演结果进行了分析。分析表明,CHRIS/PROBA影像在三峡坝区水质的遥感监测中是可用的,且反演结果精度较高。     

SPOT地面场定标与星上定标结果的比较分析

本文研究是在遥感辐射定标场选择的基础。利用６Ｓ大气辐射传输模型进行ＳＰＯＴ遥感数据的定标和地物的光谱反射率反演,即在遥感器飞越辐射定标场上空,在定标场选择若干像元区,测量遥感器对应的各波段地物的光谱反射率和大气光谱参量,并利用大气辐射传输模型给出遥感器人瞳处各光谱带的辐射亮度,最后确定它与遥感器对应输出的数字量化的数量关系,求解定标系数。然后,对相应的研究训练区的遥感数据进行大气辐射校正,进而反演训练区内的地物光谱反射率。最后,通过将反演值与实地测量的地物光谱反射率进行对比分析,来估算定标不确定度,并比较说明两种不同方式定标差异及优势和限制。     

多目标无人机微型凝视高光谱成像仪辐射校正

微型凝视高光谱成像仪可以同时获取两个空间维度和一个光谱维度图像,且仅记录整个高光谱图像的外方位元素而不是记录每一帧图像的外方位元素,避免了扫描时的几何不稳定性,有效解决了小型线扫式高光谱成像仪成像几何变形大的问题,适合于姿态不稳定小型无人机负载平台。目前,研究大多集中于线扫式高光谱成像仪辐射校正方法。凝视型高光谱成像仪应用时间较短,国内外没有较为成熟的数据处理研究,阻碍了无人机微型凝视高光谱成像系统的应用。本文研究了无人机载微型凝视高光谱成像仪辐射响应线性度特性和辐射响应变异性的校正方法,并定量评估该方法的有效性。结果表明,辐射响应变异性校正前,高光谱图像存在明显的渐晕效应和条带现象,校正后,不同波段中像元的辐射响应变异系数显著下降,且渐晕效应和图像条带明显减少。本文提出了基于多目标辐射定标方法,并通过比较定标后的高光谱图像光谱与地面光谱仪实测地物光谱来验证辐射定标的精度。结果表明,多目标辐射定标方法的定标结果表现出更好的效果,特别对于近红外波段,与光谱仪实测的地物反射率差异较小。     

高光谱遥感影像的FLAASH模块大气校正与评价

传感器在获取地面信息的过程中,由于大气辐射及散射等原因,传感器得到的测量值与地物的真实值之间存在误差。大气校正是消除辐射畸变,获取地面真实信息,实现遥感数据定量化的基础。研究运用FLAASH大气校正模块,对AVIRIS高光谱遥感影像进行大气校正,选取典型地物,通过光谱曲线变化,植被指数进行校正结果评价,表明大气校正效果明显。且邻近像元纠正功能对其结果有进一步的提高。     

基于准不变目标物的天绘一号多光谱数据交叉定标

为拓展天绘一号多光谱数据定量化应用,本文采用基于准不变反射率目标物的交叉定标法,以HJ1ACCD2作为参考传感器,对天绘一号多光谱数据进行交叉定标处理。首先利用大气辐射传输模型(MODTRAN)对已知辐射定标系数的HJ1A-CCD2数据进行反射率反演,计算待定标数据相同准不变目标物的辐亮度,建立待定标数据辐亮度与DN值之间的线性关系得到辐射定标系数,并利用MODTRAN对天绘一号多光谱数据进行大气校正。对比准不变目标物光谱曲线,水体在红、近红外波段差异较大,裸露地和建筑物屋顶在4个波段吻合较好。误差分析结果表明除蓝波段外,准不变目标物在其他几个波段的相对误差均小于5%。     

“天绘一号”卫星在轨辐射定标方法

在轨辐射定标包括相对辐射定标和绝对辐射定标, 它是提高遥感数据定量化精度的关键步骤和重要方法。本文阐述了基于均匀场地分区综合的相对辐射定标方法、基于反照率的绝对辐射定标方法及其基本原理, 并首次将其应用于“天绘一号”卫星上的高分辨、多光谱和三线阵相机的辐射定标中。研究结果表明, 相对辐射定标过程去除了卫星图像的条带噪声, 且保存了图像细节;然后, 使用反照率基法, 通过在敦煌场地铺设灰阶靶标, 测量卫星过顶时的地物目标反射率光谱和大气信息, 对“天绘一号”卫星传感器进行了绝对辐射定标;最后, 使用辐射定标结果来反演地物反射率, 与实测的地物反射率相比误差小于5%, 验证了在轨辐射定标系数的有效性。     

MODIS大气校正精度评价及其对表层雪密度提取影响

以古尔班通古特沙漠为研究区,以中分辨率成像光谱仪（MODIS）为遥感数据源,结合ASD FieldSpec准同步实测积雪反射光谱数据对FLAASH大气校正能力进行了评价。研究表明： ①校正后的MODIS各波段积雪反射率与准同步实测积雪反射率波形相似, 在第1～7波段整体相关系数达0.82,表明FLAASH大气校正能极大地提高MODIS地物识别能力; ②校正后的MODIS 第6波段反射率和归一化差值积雪指数（NDSI）与实测雪密度呈线性相关,可用回归拟合构建MODIS雪密度遥感计算模式。     

从高光谱遥感影像提取植被信息

遥感可以快速有效地监测大面积植被的种类、特性、长势等各类信息。高光谱遥感数据因其特有的高光谱分辨率特性使其在植被生态环境领域具有极大的应用潜力。植被信息作为生态环境评价的重要参数对区域生态环境的监测和建设具有重要的意义。本文基于云南省鹤庆县北衙的高光谱遥感数据用SAM方法对植被信息进行了提取,参考光谱使用ASD光谱辐射仪采集的植被光谱曲线。文中对高光谱遥感影像的辐射定标和大气校正进行了研究,针对影响光谱辐射仪采集的主要因素采取了相应的措施,并对光谱曲线分类及参考光谱曲线的选取进行了研究。将选取出的参考光谱曲线与大气校正后的遥感影像进行SAM匹配提取出植被信息,经过与实地调查资料比较并计算总体精度和kappa系数,计算结果达到预期精度。最后将分类结果转换为矢量图,经过投影转换为大地坐标后制作出北衙植被分布图。     

基于FLAASH的AVIRIS高光谱影像大气校正

分析了FLAASH大气辐射传输模型的原理,并利用该模型对美国内华达州CUPRITE矿区AVIRIS高光谱影像进行了大气校正。通过对比校正前后典型地物的光谱曲线、校正后反射率曲线与USGS波谱库反射率曲线发现,大气校正消除了水汽等大气因素的影响,获得了地物反射率;校正后反射率曲线与波谱库反射率曲线相关系数达到0.92,说明利用FLAASH进行大气校正是有效的。     

PHI成像光谱图像反射率转换

遥感数据的反射率转换基本上可以分为３ 种： 第１ 类方法利用辐射传输方程建立大气传输模型;第２ 类基于图像本身,求出相对反射率;第３ 类是参照已知地物的反射率及反射辐射,求出图像ＤＮ 值与反射率之间的经验关系。通过对几种遥感数据反射率转换方法的分析,采用经验线性法对机载成像光谱仪ＰＨＩ数据进行了反射率转换,并对转换结果进行了分析。