基于环境星数据可见光、近红外波段的大气校正方法研究

论文摘要

2008年9月,我国自主研制的“环境一号卫星A、B星（HJ-1A、B）”在太原卫星发射中心成功发射升空。到目前为止,HJ-1卫星已为国内外各行业提供了大量可利用的遥感影像,在我国国民经济建设中发挥了重要作用。然而,在遥感成像过程中,卫星传感器接收的不全是地表信息,还带有一部分的非地表信息。因为电磁辐射信号在从辐射源——目标——传感器,两次经过地球大气,不可避免的受到大气成份吸收和散射效应的影响。这些影响不但降低了遥感影像数据的质量,更阻碍了基于遥感影像的应用研究,特别是遥感信息定量化研究的发展。因此,有必要在遥感影像应用于科学研究之前对进行大气校正,从传感器获取的混合信号中提取地物目标的真实反射信息。当前,遥感影像的大气校正方法有很多,而究竟采取哪种方法能够更加有效、准确地对HJ-1遥感影像进行大气校正,就成为本文研究的目的所在。本文以HJ-1/ CCD遥感影像为研究对象,以电磁辐射的传播过程为出发点,分析地球大气对电磁辐射的影响,对大气校正的一般原理和常用的校正方法进行了阐述和总结。并深入研究了基于辐射传输模型大气校正方法和基于图像特征的大气校正方法。最后,用辐射传输模型（6S）和暗像元方法对两个气候、地理条件迥异的研究区域进行大气校正,验证基于辐射传输模型的大气校正方法和基于图像特征的大气校正方法在这两种不同下垫面条件下应用的可行性。实验结果表明,两种方法都能对HJ-1/CCD遥感影像进行有效地大气校正,但两种方法在校正效果上存在差异。通过与地表实测反射率数据进行对比研究得出,在对HJ-1/ CCD遥感影像进行大气校正时,对于地物类型以沙地、戈壁和裸土为主、气候干旱的荒漠化地区,宜采用辐射传输模型法;对于气候湿润、地表类型丰富多样的南部地区,宜采用暗像元方法。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 HJ-1 卫星概述
• 1.1.2 存在问题
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容和技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.3.3 论文结构
• 2 辐射传输与遥感影像大气校正原理
• 2.1 电磁辐射与传输
• 2.2 大气效应对遥感成像的影响
• 2.2.1 大气散射作用
• 2.2.2 大气吸收作用
• 2.2.3 大气效应与大气校正
• 2.3 大气校正基本原理
• 3 基于辐射传输模型的大气校正方法研究
• 3.1 常用的辐射传输模型
• 3.1.1 LOWTRAN 模型
• 3.1.2 MODTRAN 模型
• 3.1.3 6S 模型
• 3.2 辐射传输模型大气校正算法
• 3.2.1 几何状态计算
• 3.2.2 大气状况计算
• 3.3 6S 模型大气校正原理与参数
• 3.3.1 6S 模型基本原理
• 3.3.2 6S 模型参数介绍
• 3.4 基于辐射传输模型逐像元大气校正方法
• 3.4.1 方法原理
• 3.4.2 查找表构建
• 4 基于图像特征的大气校正方法研究
• 4.1 基于图像特征的大气校正方法
• 4.1.1 不变目标法
• 4.1.2 直方图匹配法
• 4.1.3 暗像元法
• 4.2 暗像元法大气校正算法
• 4.2.1 暗像元的选取及程辐射的计算
• 4.2.2 暗像元法大气校正模型
• 5 HJ-1 卫星影像大气校正结果与分析
• 5.1 研究区概述
• 5.1.1 敦煌
• 5.1.2 中山
• 5.2 HJ-1 卫星影像大气校正
• 5.2.1 数据预处理
• 5.2.2 基于辐射传输模型法
• 5.2.3 暗像元法
• 5.3 HJ-1 卫星影像大气校正结果与分析
• 5.3.1 HJ-1 卫星影像大气校正结果
• 5.3.2 HJ-1 卫星影像大气校正结果精度分析
• 6 总结与展望
• 6.1 主要研究工作
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 基本情况
• 学术论文
• 获奖情况
• 研究项目
• 学位论文数据集