[发明专利]基于高光谱图像的气溶胶光学厚度反演方法

摘要

本发明提供了一种基于高光谱图像的气溶胶光学厚度反演方法。该气溶胶光学厚度反演方法通过选择高光谱连续波段中对气溶胶光学厚度AOD比较敏感的波段，将气溶胶光学厚度AOD作为未知量引入到反演过程中进行求解不需要从图像中选取暗目标就能够反演气溶胶光学厚度AOD，适用于不同地表类型覆盖区域的气溶胶光学厚度AOD反演。

主权项

一种基于高光谱图像的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，包括：步骤A，在红光波段0.65μm～0.76μm之间选择第一观测波段；在蓝光波段0.4μm～0.5μm之间选择第二观测波段；在近红外或者短波红外波段之间选择第三观测波段；步骤B，在三个观测波段内，利用MODTRAN大气辐射传输模型，由不同的初始参数计算得到输出参数，利用初始参数和输出参数构建出三个观测波段内对应不同初始参数条件下的表观辐亮度查找表；步骤C，在实测的高光谱图像中，抽取三个观测波段的图像数据，并在图像范围内选取P个均匀区域，分别获取三个观测波段的实际表观辐亮度，其中，表示在第p个均匀区域像元第i个观测波段的实际表观辐亮度；i＝1、2、3；p＝1、2、……、P；步骤D，获取反演过程所需的初始参数；该初始参数包括：初始气溶胶光学厚度AOD、地表反射率ρground、大气水汽含量WVC、太阳天顶角SZA、相对方位角RAA、传感器观测高度OBS_H、地表高程ELEV、气溶胶模式、大气模式参数，对于每一均匀区域，均具有相应的地表反射率ρground；步骤E，利用当前气溶胶光学厚度AOD及地表反射率ρground、大气水汽含量WVC、太阳天顶角SZA、相对方位角RAA、传感器观测高度OBS_H、地表高程ELEV、气溶胶模式、大气模式参数，在表观辐亮度查找表LUT中查询或插值得到三个观测波段对应的输出参数；该输出参数包括：太阳到地表的直射大气透过率太阳到地表的散射大气透过率td(μs)、地表到传感器的直射大气透过率地表到传感器的散射大气透过率td(μv)、大气程辐射Lpath和大气半球反照率S；步骤F，依照如下公式，由输出参数计算P个均匀区域内像元三个观测波段的模拟表观辐亮度，其中表示在第p个均匀区域第i个观测波段的模拟表观辐亮度：其中，大气层顶太阳辐照度Es由MODTRAN辐射传输模型模拟得到，ρground为所求区域的地表反射率；步骤G，在所选择的三个观测波段上，利用实际观测的不同区域像元表观辐亮度和模型模拟得到的表观辐亮度建立代价函数；步骤H，判断上述代价函数是否小于预设值，如果是，执行步骤J；否则执行步骤I；步骤I，调整气溶胶光学厚度AOD，重新执行步骤E；以及步骤J，选取代价函数最小值对应的气溶胶光学厚度AOD作为最终的气溶胶光学厚度AOD。