[发明专利]一种支持高分辨率气溶胶光学厚度反演的城市复杂地表反射率估算方法

权利要求书

1.一种支持高分辨率气溶胶光学厚度反演的城市复杂地表反射率估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，构建像元数据库，具体包括以下几个子步骤：

步骤1.1，获取影像；

获取多年的高分辨率多光谱卫星影像，包含蓝光波段、红光波段、近红外波段、短波红外波段的表观反射率；

步骤1.2，剔除无效数据；

步骤1.3，进行大气校正；

对有效的蓝光波段、红光波段、近红外波段的表观反射率数据进行大气校正，得到蓝光波段、红光波段、近红外波段的地表反射率；

步骤1.4，基于红光波段和近红外波段的地表反射率计算NDVI；

步骤1.5，构建像元数据库；

收集经纬度相同像元的地表反射率、NDVI、观测的月份、观测时刻的视图几何数据，包括太阳天顶角、太阳方位角、卫星天顶角和卫星方位角，为每个像元分别建立数据库；

步骤2，确定城市复杂地表的类型，具体包括以下几个子步骤：

步骤2.1，标记浓密植被地表；

步骤2.2，标记伪不变地表；

步骤2.3，将影像中未被标记的部分标记为稀疏植被地表；

步骤3，根据地表类型分别估算反射率，具体包括以下几个子步骤：

步骤3.1，采用暗目标法估算浓密植被地表的反射率；

步骤3.2，基于半经验核驱动模型估算伪不变地表的反射率；

步骤3.2.1，针对每一个伪不变地表像元，从像元数据库中获取蓝光波段的地表反射率和红光波段的地表反射率，以及对应的视图几何数据，包含太阳天顶角、太阳方位角、卫星天顶角和卫星方位角；

步骤3.2.2，将步骤3.2.1获取的视图几何数据代入RossThick核和LiSparse核，计算每个伪不变地表像元的两个内核参数K_VOL和K_GEO：

其中：

cosξ＝cosθ₀cosθ+sinθ₀sinθcosφ (8)

式中，θ₀为太阳天顶角，为太阳方位角，θ为卫星天顶角，为卫星方位角，每一个伪不变地表像元上都能得到一组内核参数K_VOL和K_GEO；

步骤3.2.3，将步骤3.2.2获取的两个内核参数和步骤3.2.1获取的蓝光波段、红光波段的地表反射率，代入半经验核驱动模型，通过最小二乘的方法，分别确定该像元的蓝光波段和红光波段在半经验核驱动模型中的三个核系数，在每一个伪不变地表像元上，都应建立蓝光波段和红光波段两个模型；

ρ′_BLUE＝f_ISO,BLUE+f_VOL,BLUE×K_VOL+f_GEO,BLUE×K_GEO (10)

ρ′_RED＝f_ISO,RED+f_VOL,RED×K_VOL+f_GEO,RED×K_GEO (11)

式中，ρ′_BLUE是从像元数据库中获取的蓝光波段的地表反射率，ρ′_RED是从像元数据库中获取的红光波段的地表反射率，f_ISO,BLUE、f_VOL,BLUE、f_GEO,BLUE是像元的蓝光波段在半经验核驱动模型中的三个核系数，f_ISO,RED、f_VOL,RED、f_GEO,RED是像元的红光波段在半经验核驱动模型中的三个核系数，系数f_ISO,BLUE和f_ISO,RED代表地表的各项同性散射，系数f_VOL,BLUE和f_VOL,RED代表均一地表的体积散射，系数f_GEO,BLUE和f_GEO,RED代表几何-光学表面散射；

步骤3.2.4，基于步骤3.2.2计算得到的两个内核参数和步骤3.2.3得到的半经验核驱动模型中的三个核系数，计算当前影像中伪不变地表像元的地表反射率，或将步骤3.2.3得到的这三个核系数代入辐射传输模型，模拟在地表各向异性状态下的地表-大气-天顶反射率辐射传输特性；

ρ_BLUE＝f_ISO,BLUE+f_VOL,BLUE×K_VOL+f_GEO,BLUE×K_GEO (12)

ρ_RED＝f_ISO,RED+f_VOL,RED×K_VOL+f_GEO,RED×K_GEO (13)

式中，ρ_BLUE为伪不变地表像元的准确的蓝光波段地表反射率，ρ_RED为伪不变地表像元的准确的红光波段地表反射率；

步骤3.3，基于中值算法估算稀疏植被地表的反射率。