[发明专利]一种抗大气气溶胶植被指数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗大气气溶胶植被指数计算方法,特别是涉及一种基于邻 域像元计算抗大气气溶胶植被指数的方法。

背景技术

基于遥感的植被覆盖指数(NDVI)指数在监测全球地表植被变化方面起重 要作用。太阳辐射到达地表，经反射进入卫星传感器的过程受到大气扰动。其 中，气溶胶是主要干扰因素。因此，气溶胶校正成为通过遥感观测得到地表真 实反射率的关键环节。大气校正的误差直接影响后续应用包括图像分类，地表 覆盖变化以及其他地表参数的反演；例如对NDVI影响。大气成分导致观测NDVI 与地表真实NDVI产生误差中以气溶胶散射为主(降低0.04-0.20个单位)，其 次为水汽(降低0.04-0.08个单位)，最后是瑞丽散射(降低0.02-0.04个单位)。 随着中国城市化进程加快，气溶胶对气候变化的影响越来越受到重视，也为光 学遥感的发展带来挑战。大气气溶胶通过降低红光和近红外信号之间的对比度 来降低植被指数值。PintyandVerstraete指出校正后的NDVI值比观测NDVI 值大0.15-0.2个单位(M.M.Verstraete,B.P.(1992).GEMI：anon-linear indextomonitorglobalvegetationfromsatellites.Vegetation.)。

目前，有两类方法用来消除气溶胶对植被指数的影响：第一，通过大气校 正得到地表真实反射率。该类方法主要包括辐射传输模型方法(RTM)，改进的 暗目标方法(IDOS)和经验线性方法(ELM)。(Zhou,J.,Wang,J.,Li,J.,& Hu,D.(2011).AtmosphericcorrectionofPROBA/CHRISdatainanurban environment.InternationalJournalofRemoteSensing,32(9),2591-2604. doi:10.1080/01431161003698443)。目前广泛应用的大气校正方法包括6S、 MODTRAN和LOWTRAN。它们均基于辐射传输模型，AOD是其中重要输入参数之一。 目前通过遥感手段反演气溶胶浓度的方法主要包括theocean法、brightness 法,contrastreduction法和DenselyDarkVegetation(DDV)方法(YoramJ. Kaufman,A.E.W.,LorraineA.Remer,Bo-CaiGao,Rong-RongLi,andLuke Flynn.(1997).TheMODIS2.1-μmChannel-CorrelationwithVisible ReflectanceforUseinRemoteSensingofAerosol.IEEETransactionson GeoscienceandRemoteSensing,35(5),1286-1298.)。第二，定义新的抗大 气植被指数。Kaufman和Tanré利用蓝光波段校正气溶胶对红光波段的影响并 提出新植被指数(ARVI)(Tanré,Y.J.K.a.D.(1992).Atmospherically resistantvegetationindex(ARVI)forEOS-MODIS.IEEETransactionson GeoscienceandRemoteSensing,30(2),261-270.)。之后，既抗土壤背景又 抗大气影响的植被指数如SARVI、MNDVI和SARVI2(Huete,A.R., Liu,H.Q,Batchily,K,andVanLeeuwen,W.(1997).Acomparisonofvegetation indicesoveraglobalsetofTMimagesforEOS-MODIS.RemoteSensingof Environment,59,440-451.)。Karnieli等人提出一种新的抗植被指数AFVI， 该指数运用短波红外(1.6μm或2.1μm)代替红光波段。

目前已有的得到抗气溶胶植被指数的方法存在一些局限性，主要表现在以 下几个方面：1、DDV方法很难应用于没有暗像元存在的影响；2、气溶胶空间分 布的异质性增加6S模型的复杂性；3、运用第三波段代替受气溶胶影响的波段 会有输入参数空间分辨率与产品空间分辨率不一致和波段之间空间分辨率不一 致的现象。

发明内容