一种改进的遥感影像地形校正物理方法

摘要

一种改进的遥感影像地形校正物理方法，它同时考虑了地形对坡面接收的入射辐照度和地表反射率的影响，较高精度地计算了坡面像元所接收的天空散射辐射，在地形校正的同时考虑了大气影响，本发明方法能够得到较好的地形校正结果，而且该方法是一种物理方法，具有普适性，能够应用于各种光学遥感影像。

主权项

1.一种改进的遥感影像地形校正物理方法，其步骤为：第一步、利用6S辐射传输模型计算水平面像元所接收的太阳直射辐射和水平面像元所接收的天空散射辐射；第二步、利用余弦校正计算坡面像元接收的太阳直射辐射；式中：E_d为坡面像元所接收的太阳直射辐射，为水平面像元所接收的太阳直射辐射，由6S模型得到；i为坡面太阳入射角，z为太阳天顶角，Θ为地形阴影系数，若坡面为阴影区，Θ为0，否则为1；坡面太阳入射角i由下式得到：S为倾斜坡面的坡度角，为太阳方位角，A为倾斜坡面的坡向，太阳天顶角和太阳方位角可由影像头文件得到，坡面坡度角和坡向可由DEM数据得到；第三步、由Perez模型计算坡面像元接收的天空散射辐射；a＝max(0，cosi)b＝max(0.087，cos z)E_f是坡面像元所接收的天空散射辐射，是水平面像元所接收的天空散射辐射，由6S模型模拟得到，a和b是中间变量，S为倾斜坡面的坡度角，z和i分别是太阳天顶角和坡面太阳入射角，F₁和F₂是表征天空各向异性程度的系数，它们是天气情况的函数；F₁＝F₁₁+F₁₂×Δ+F₁₃×zF₂＝F₂₁+F₂₂×Δ+F₂₃×zΔ是天空亮度，由下式计算，E₀是外大气层太阳辐照度，m是相对大气量，m＝[cosz+0.15×(93.885-z)^-1.253]^-1F₁₁、F₁₂、F₁₃和F₂₁、F₂₂、F₂₃根据天空清晰度μ查表得到，μ按下式确定：为水平面上所接收的太阳直射辐射，z为太阳天顶角；第四步、计算周围地形的反射辐射；E_a＝E^h×ρ_mean×V_t其中E_a为坡面像元接收的周围地形的反射辐射，E^h为水平面像元所接收的总辐照度，为和之和，ρ_mean表示周围地形的平均反射率，取经过6S大气校正后的影像的平均反射率，V_t为地形可见因子，由下式获得：S为倾斜坡面的坡度角；第五步、利用6S辐射传输模型对遥感影像进行大气校正；第六步、利用下面公式将星上辐射亮度转换为大气底部的辐射亮度；L为大气底部的辐射亮度，L_sat为星上辐射亮度，可以由传感器辐射定标得到，L_p为程辐射，L_env为环境辐射，τ为大气光学厚度，后三者可以从6S模型获得；第七步、利用Dymond公式将坡面反射率转换为水平面反射率，完成地形校正；其中，E_d、E_f和E_a分别代表坡面像元接收的太阳直射辐射、天空散射辐射和周围地形的反射辐射，ρ_d为坡面对直射辐射的反射率，ρ_f为坡面对散射辐射的反射率；根据以下公式来考虑地形对太阳直射辐射反射率的影响：ρ_d为坡面对直射辐射的反射率，为水平面对直射辐射的反射率，i和e分别为直射辐射在坡面上的入射角和出射角，i_h和e_h分别为直射辐射在水平面上的入射角和出射角；假设于是：最终经过地形校正后的地表反射率的计算公式为： 。