基于6S辐射传输模型的大气校正过程优化研究
发布时间：2021-04-15 00:08
大气校正是遥感影像处理中非常重要的过程之一,但是在保证校正精度的基础上,受限于遥感影像的庞大数据量以及处理过程的计算量,大气校正的效率一直得不到有效提高。着眼于此,本文对基于太阳光谱波段卫星信号二次模拟（Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum,6S）模型的大气校正方法进行了优化和改进。首先对基于6S模型的大气校正方法的校正过程和模型输入参数对大气校正系数的影响进行了分析,并在现有研究成果的基础上,结合斯皮尔曼相关性分析,对大气校正系数的主要影响因素进行了相关性分析。针对大气校正区域范围的大小,基于6S模型分别针对性地提出了简化查找表法和多项式拟合法。然后基于6S模型设计了相关实验,验证了两种方法在其适用范围中的校正精度。精度校验结果显示,进行小范围区域的大气校正时,多项式拟合法可以代替传统的查找表法,不仅操作简单,提高效率,还能保持较高的精度;进行大范围区域大气校正时,简化查找表较传统查找表优化一维,所以建表速度得到大大提高,也直接提高了整体的大气校正效率,同时能够保证大气校正的精度。针对传统查表方...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AERONET全球站点分布图
燕山大学工学硕士学位论文-12-a)太阳天顶角b)太阳方位角图2-2GF-1/PMS相机太阳天顶角和太阳方位角数据(2017年12月11日)2)卫星天顶角和卫星方位角高分一号卫星有两台2m分辨率(全色)/8m分辨率(多光谱)相机，组合幅宽为60km。同一景PMS影像数据的卫星天顶角相差甚至在5°以上，因此对遥感影像逐像元进行大气校正的时候不能将像元的卫星天顶角视为固定值。GF-1/PMS数据并未提供像元的详细卫星天顶角数据，但是在数据附带的头文件中提供了中心像元的卫星天顶角和卫星方位角数据，需要根据这些数据逐像元计算角度数据。文本使用的GF-1卫星1A级别的PMS数据，该级别为数据预处理级辐射校正影像产品，经过数据解析、均一化辐射校正、去噪、波段配准等处理，并提供了卫星直传姿态和轨道数据生产的PRC(RationalPolynomialCoefficient)文件。1A级数据未经过几何校正等其他预处理，可直接计算数据中对应像元的卫星角度数据。参考张璐等[35]对高分一号卫星WFV数据的角度处理过程，计算GF-1/PMS数据的卫星天顶角数据。高分一号卫星两个PMS传感器依次排序，对应的成像区域顺序相同(如图2-3)，GF-1/PMS数据的1A级产品中，单景数据的列数相同，都为4548列，且两个相机的组合幅宽为60km，因此一个相机的幅宽约为30km。结合相机的几何成像信息和数据中心的卫星天顶角逐像元计算卫星天顶角。计算过程如下：
第3章大气辐射校正原理-17-出，数据范围在400nm-1000nm之间，且间隔是1nm，根据6S模型要求，需要光谱响应函数插值到2.5nm间隔，插值结果如图3-1b)所示。a)未插值；b)插值后图3-1GF-1/PMS1传感器光谱响应函数研究人员对6S模型的FORTRAN源码中内置卫星光谱响应函数的分析，6S源码中每个波段的光谱相应函数的值为1501个。将需要GF-1卫星光谱响应函数的步长插值到2.5nm，插值后的光谱响应函数远小于1501，其他空缺部分补0，所以需要根据各个波段的光谱范围计算光谱响应函数在源码中添加的位置，计算公式如(3-1)。1122-0.25=0.000254-=0.00025NN(3-1)式(3-1)中，N1为光谱响应函数值前面补0的个数，N2为后面补0的个数，添加的光谱响应函数则在这两部分之间；1是传感器波段范围的起始值，2是传感器波段范围的终止值。7)地表反射率类型(GroundReflectanceType)6S辐射传输模型中同时提供了两种地表反射率类型，分别为均一地表和非均一地表两种地表反射率类型，其中均一地表中分为有方向效应和无方向效应两种类型，非均一地表中模型提供了九种地表反射率模式供用户选择。3.2.26S模型输入参数敏感性分析利用6S模型进行遥感影像的大气校正，需要根据研究区域的几何条件和气溶胶条件建立查找表，然后通过插值查表的方法进行逐像元计算，因此查找表直接决定着
本文编号：3138272
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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燕山大学工学硕士学位论文-12-a)太阳天顶角b)太阳方位角图2-2GF-1/PMS相机太阳天顶角和太阳方位角数据(2017年12月11日)2)卫星天顶角和卫星方位角高分一号卫星有两台2m分辨率(全色)/8m分辨率(多光谱)相机，组合幅宽为60km。同一景PMS影像数据的卫星天顶角相差甚至在5°以上，因此对遥感影像逐像元进行大气校正的时候不能将像元的卫星天顶角视为固定值。GF-1/PMS数据并未提供像元的详细卫星天顶角数据，但是在数据附带的头文件中提供了中心像元的卫星天顶角和卫星方位角数据，需要根据这些数据逐像元计算角度数据。文本使用的GF-1卫星1A级别的PMS数据，该级别为数据预处理级辐射校正影像产品，经过数据解析、均一化辐射校正、去噪、波段配准等处理，并提供了卫星直传姿态和轨道数据生产的PRC(RationalPolynomialCoefficient)文件。1A级数据未经过几何校正等其他预处理，可直接计算数据中对应像元的卫星角度数据。参考张璐等[35]对高分一号卫星WFV数据的角度处理过程，计算GF-1/PMS数据的卫星天顶角数据。高分一号卫星两个PMS传感器依次排序，对应的成像区域顺序相同(如图2-3)，GF-1/PMS数据的1A级产品中，单景数据的列数相同，都为4548列，且两个相机的组合幅宽为60km，因此一个相机的幅宽约为30km。结合相机的几何成像信息和数据中心的卫星天顶角逐像元计算卫星天顶角。计算过程如下：
第3章大气辐射校正原理-17-出，数据范围在400nm-1000nm之间，且间隔是1nm，根据6S模型要求，需要光谱响应函数插值到2.5nm间隔，插值结果如图3-1b)所示。a)未插值；b)插值后图3-1GF-1/PMS1传感器光谱响应函数研究人员对6S模型的FORTRAN源码中内置卫星光谱响应函数的分析，6S源码中每个波段的光谱相应函数的值为1501个。将需要GF-1卫星光谱响应函数的步长插值到2.5nm，插值后的光谱响应函数远小于1501，其他空缺部分补0，所以需要根据各个波段的光谱范围计算光谱响应函数在源码中添加的位置，计算公式如(3-1)。1122-0.25=0.000254-=0.00025NN(3-1)式(3-1)中，N1为光谱响应函数值前面补0的个数，N2为后面补0的个数，添加的光谱响应函数则在这两部分之间；1是传感器波段范围的起始值，2是传感器波段范围的终止值。7)地表反射率类型(GroundReflectanceType)6S辐射传输模型中同时提供了两种地表反射率类型，分别为均一地表和非均一地表两种地表反射率类型，其中均一地表中分为有方向效应和无方向效应两种类型，非均一地表中模型提供了九种地表反射率模式供用户选择。3.2.26S模型输入参数敏感性分析利用6S模型进行遥感影像的大气校正，需要根据研究区域的几何条件和气溶胶条件建立查找表，然后通过插值查表的方法进行逐像元计算，因此查找表直接决定着
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