[发明专利]地表反射率计算方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地表反射率计算方法和装置，具体而言，涉及一种用于环境减灾小卫星HJ-1的地表反射率计算方法和装置。

背景技术

“环境与灾害监测预报小卫星星座”(以下简称“HJ-1”)是中国第一个专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座，其中HJ-1A/B星于2008年9月6日发射。卫星载荷如下表：

HJ-1A/B在以后的灾害监测和预报中起着越来越重要的作用。对图像进行大气校正处理，生成地表反射率产品，这对于后期产品(如植被指数、叶面积指数、土壤湿度/含水量、植被覆盖度)的生成尤为重要。如果大气校正的方便程度和校正精度能达到各行业对环境减灾小卫星数据的要求，将进一步推动环境减灾小卫星数据的使用，推动各个行业的发展。

由于大气的分子、气溶胶的散射以及臭氧、水汽等气体的吸收均可以削弱传感器接收到的信号，所以航空、航天遥感平台上的传感器接收到的地物信息不能真实地反映地表。因此准确获得地表信息非常有必要，它也是地表参数遥感定量反演的一个必备环节。而目前还没有针对HJ-1A/B载荷及成像特点的地表反射率反演的计算方法和装置。本方法和装置实现了HJ-1A/B的CCD和HSI数据的地表反射率的反演。

发明内容

对此，本发明提供了一种针对HJ-1A/B的地表反射率计算方法和装置。

本方法和装置首先理论上分析大气传输过程中的大气影响因子，然后利用MODTRAN对大气-地表-遥感器之间的辐射传输过程进行模拟，依据卫星同步反演得到的大气参数和辐亮度，针对HJ-1A/B传感器的特性，生成适用的查找表，并最终反演出地表反射率。

本发明的方法包括步骤：1)利用HJ-1B CCD及红外相机的中红外波段，基于暗目标的方法得到大气气溶胶光学厚度；利用HJ-1A大幅宽快速重访的特点，基于不变目标方法得到大气气溶胶光学厚度；2)基于HJ-1A/B XML文件和影像数据计算每日周期的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角和观测方位角；3)基于上述步骤1)和2)中得到的参数，利用MODTRAN模拟星上辐亮度L_m；4)通过步骤3)建立地表反射率查找表。5)根据大气参数和待校正图像，利用查找表实现大气校正。

本发明的地表反射率计算装置包括：大气参数反演模块、太阳及观测几何参数反演模块和地表反射率计算模块；

大气参数反演模块利用暗目标法和不变目标法，基于经典的大气辐射传输理论，进行气溶胶光学厚度反演，得出地表反射率ρ与空间观测星载反射率(也称表观反射率)ρ’之间的关系。

太阳及观测几何参数反演模块基于HJ-1-A/B CCD 30米分辨率DN值数据和HJ-1-A/B CCD XML文件，计算得到具有地理参考的太阳天顶角数据、太阳方位角数据、观测天顶角数据和观测方位角数据。

地表反射率计算模块基于HJ-1-A/B CCD、HSI全波段Radiance数据或DN值和水平气象视距，太阳天顶角等大气参数，利用大气辐射传输模型MODTRAN来建立通用查找表，实现逐像元大气校正，得到CCD，HSI波段的地表反射率数据。

本发明的方法和装置具有较高的准确性，而且由于是在MODIS数据大气校正算法的基础上进行了改进，具有一定的创新性。

本发明的方法和装置对环境减灾小卫星数据进行大气校正。能有效的消除大气对遥感影像的吸收和散射，恢复地表目标的反射率，解决了行业应用的瓶颈，进一步扩展环境减灾小卫星数据的应用范围。

附图说明

以下结合附图详细说明本发明，其中：

图1为本发明的地表反射率计算方法的流程图；

图2为太阳天顶角(SZA)和MODTRAN运行的光谱幅亮度(mod_sr)的关系图；

图3为水平气象视距(VIS)和MODTRAN运行的光谱幅亮度(mod_sr)的关系图；

图4为发明的地表反射率计算方法的示意图；以及

图5为本发明的地表反射率计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面参照图1和图4详细描述本发明：

(一)大气参数反演

对大气参数的反演利用了暗目标法和不变目标法。