基于Sentinel-2影像东北秋季典型湖泊大气校正方法适用性评价

本文利用6S(Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum)、Acolite DSF(Dark spectrum fitting)、C2RCC(Case 2 Regional Coast Color)、SeaDas(SeaWiFS Data Analysis System)、Sen2Cor(Sentinel 2 Correction)、Polymer(Polynomial based algorithm applied to MERIS)和iCOR(Image correction for atmospheric effects)7种大气校正算法,结合松花湖、月亮泡、小兴凯湖实测遥感反射率数据对“哨兵-2号”(Sentinel-2)数据进行大气校正研究,验证算法性能。整体校正结果显示,相较于实测遥感反射率,上述7种大气校正算法均在可见光波段(400~800 nm)呈现不同程度的低估。除C2RCC算法外,其余6种算法校正后的遥感反射率与实测光谱曲线变化趋势基本吻合,其中Sen2Cor算法与iCOR算法性能最佳,Polymer算法性能最差;在单波段校正精度对比中,Sen2Cor和iCOR算法几乎所有波段的均方根误差和平均绝对百分比误差都低于其余5种算法。Sen2Cor算法在560 nm、665 nm和705 nm处校正精度优于其余6种算法,iCOR算法在443 nm和740 nm处有良好的表现,在490 nm处6S算法校正精度最高,拥有最低的均方根误差(0.0059 sr^(−1))和平均绝对百分比误差(21.40%)。结果表明,这7种大气校正算法均可以在一定程度上去除大气影响,增加影像的可用性,Sen2Cor算法和iCOR算法更适用于本文所研究水体或相似水体。

基于大气校正法的五华县土壤湿度反演方法研究

以广东省梅州市五华县为研究区,以2013年10月15日的Landsat 8数据为数据源,文章基于大气校正法进行了五华县土壤湿度反演方法研究和数据实验,得到五华县植被干旱指数(TDVI)模型特征空间。基于当日平均气温测站数据进行IDW插值得到五华县当日的气温分布情况,以此作为验证数据进行精度分析。研究表明,当日五华县温度TDVI和气温具有一定的相关性,相关系数为0.70886。TDVI是评估区域干湿度的重要指标,TDVI构造的土壤湿度模型能够较好地用于土壤湿度监测。

基于遥感云计算平台的卫星影像大气校正应用系统的设计

针对传统大气校正处理模式在数据共享以及业务流程等方面的不足,依托PIE-Engine遥感云计算平台,采用FastAPI Web框架的前后端分离技术,设计了支持PSG等高性能大气辐射传输模型的卫星影像大气校正在线应用系统。在此基础上,开发了一种可指定传感器、目标点位和观测时间等输入条件,运用自适应查找表快速处理业务的大气校正原型系统。该系统的设计和研究,有效拓展了遥感云计算平台的应用领域,也为日后实现功能完备的遥感影像处理分析在线应用系统提供了技术支持。

基于Acolite模型的Landsat8卫星影像大气校正

大气校正是将卫星传感器观测值转换为真实地表反射率的重要手段,也是构建各类卫星遥感产品的前提基础。本研究以临沂市及周边区域为研究区,应用Acolite模型对Landsat8卫星遥感影像开展植被、水体和人造地表等多种地物目标的大气校正,并对校正结果进行分析及精度评价。通过其与FLAASH模型及Landsat8 Collection2表面反射率数据集进行综合对比,可以发现,Acolite及FLAASH都能够在不同程度去除大气影响。相比而言,Acolite模型大气校正效果优于FLAASH模型,其地表双向反射率光谱曲线与Landsat8 Collection2表面反射率数据变化趋势基本一致。总体来看,Acolite模型对各类地物目标的大气校正整体精度较高,且应用该模型的方案具有操作简便,人工干预少等优点,可为各类地表遥感反演产品的构建提供技术支持。

大气校正对滨海湿地Sentinel-2影像NDVI的影响

为消除卫星影像成像过程中受到的大气干扰,还原真实的地物反射率,大气校正已成为定量遥感分析研究中的关键环节。本文基于2018—2022年间5期黄河三角洲的Sentinel-2影像,通过对比分析大气校正前后的NDVI值,探究大气校正对NDVI计算的必要性。结果发现:(1)大气校正能够对滨海湿地Sentinel-2影像的整体NDVI和不同地类NDVI均产生显著影响,但对不同年份黄河NDVI的影响存在不确定性;(2)大气校正前后NDVI在不同地类间波谱特征变化无较大差异,但大气校正有效增强NDVI极差范围,提高了不同地类NDVI区分度。该研究为大气校正对NDVI存在影响的相关研究提供了参考依据。

大气校正算法对高光谱反演水体叶绿素a浓度的影响

针对水体叶绿素a浓度监测时大气介质影响光谱真实性的问题,文章从影像外部大气产品校正、内部大气补偿参数校正和光谱均值校正等方面分别对资源1号02D(ZY-1 02D)高光谱卫星影像进行大气校正以突出水体信号,同时借助多维光谱指数和CatBoost机器学习算法进一步提高水体叶绿素a浓度的反演精度。结果表明:大气校正算法在独山湖的应用中,6S优于QUAC,而FLAASH最差;CatBoost模型能够更好地拟合预测误差,提高反演精度;6S算法-四波段参数-CatBoost模型的反演组合效果最好(R^(2)=0.80)。

一种基于PIE-Engine的卫星遥感影像大气校正系统研究

该文概述了大气校正的基本内容和主要特点并剖析了其必要性,分别从背景技术、系统架构、业务流程、关键技术及具体实现5个层面,对一种时空遥感云平台(PIE-Engine)的卫星遥感影像大气校正系统进行了具体探讨,以供参考。

内蒙古本巴图铀资源勘查远景区航空高光谱数据不同大气校正方法评价及应用

航空高光谱遥感在岩石矿物精细识别和填图方面具有显著优势和应用前景。大气校正是实现航空高光谱影像中矿物反射光谱重建的关键技术,现有的大气校正模型方法需进一步评价和开发,以适应地质矿产勘查领域中的实用化需求。文章以内蒙古巴丹吉林盆地东部的本巴图铀资源勘查远景区为试验区,基于4种经典大气校正模型开发了航空高光谱数据大气校正批处理软件,对试验区SASI航空高光谱影像开展大气校正不同方法的试验评价。以试验区5种典型蚀变矿物的反射光谱重建作为评价对象,通过与USGS标准矿物光谱进行对比,结果表明:经过FLAASH模型、6S模型、快速大气校正模型和经验线性模型校正后的SASI影像均能较准确地反映矿物的诊断性光谱特征,吸收峰波长位置未发生明显偏移。相对而言,经验线性法更好地保持了矿物的光谱形态,作为试验区航空高光谱数据大气校正的优选方法。最后,在航空高光谱大气校正的基础上,完成了本巴图铀资源勘查远景区矿物填图,为分析和评价该地区铀成矿潜力提供了技术支撑。

面向地质应用的ZY-102D高光谱数据大气校正方法对比

高光谱数据凭借其在光谱维的技术优势,在地物精细识别尤其是矿物信息精准识别方面应用广泛。高光谱反射率产品是开展矿物识别的基础数据依据,使用合适的大气校正方法获取能够满足应用需求的高精度的地表反射率产品至关重要。为此,采用ATCOR,FLAASH和QUAC这3种应用相对较广的大气校正模型,对资源一号02D(ZY-102D)卫星高光谱数据进行大气校正处理,并从目视效果、典型地物波谱分析和矿物信息提取3个方面开展了对比分析。分析结果表明:在目视效果上,3种大气校正模型均能有效提升影像清晰度,ATCOR模型略优于FLAASH和QUAC模型;3种模型典型地物光谱与ASD实测光谱相关系数平均值R 2达0.7以上,吻合度较好,精度较高,ATCOR模型反演结果的影像光谱更接近ASD实测光谱;对绿泥石识别结果三者一致性较好,绢云母一致性则稍差,对比发现FLAASH和QUAC模型在地表绢云母含量较低区域漏识率较高。综上所知,3种模型大气校正效果均比较理想,但在矿物识别应用中ATCOR模型较FLAASH和QUAC模型总体上有优势。

高光谱图像大气校正自动化与快速处理

全谱段宽幅高分辨率推扫式光谱成像仪作为我国新一代航空高光谱成像仪已进入应用校飞阶段,文章针对其TB/日数量级高光谱图像快速处理问题,对大气校正过程的参数自动化设置方法和并行加速方法进行研究。在传统基于辐射传输模型的大气校正基础上,分析了可见近红外和短波红外通道是否波段合并、重合波段优选、大气类型选择、是否水汽反演、水汽吸收波段选择等方面对反射率反演精度的影响,实现了参数优化自动设置,并开发了并行化大气校正算法。以吉林榆树和辽宁辽中的数据进行验证,结果表明,反演反射率与参考真值反射率一致性高,同时处理速度比串行处理大大提高,可为高光谱反射率数据产品的业务化生产提供有力工具。

高分五号高光谱图像自动大气校正方法

高分五号是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一的高光谱卫星,为有效提高其应用的效能和质量,首先必须对其图像数据进行大气校正。文章提出了一种基于MODTRAN辐射传输模型的高分五号高光谱图像大气校正方法。首先,通过MODTRAN辐射传输模型构建能见度查找表、水汽含量查找表和反射率查找表;其次,分别采用Version 5.2法和大气预处理微分吸收法逐像元反演得到图像能见度和水汽含量;之后,根据反射率查找表逐像元完成高分五号高光谱图像的大气校正,并与FLAASH校正结果进行对比。结果表明,能见度和水汽含量反演效果较好,校正后的光谱曲线与经FLAASH校正的光谱曲线相吻合,3种定量化指标均保持在较高水平,且该方法能够实现高分五号高光谱图像的自动化批量化大气校正,大气校正过程无需其他额外参数,具有一定的应用价值。

不同大气校正模型对GF-6 WFV影像清晰度的影响评价研究

为探讨不同大气校正模型对高分六号(GF-6)WFV影像清晰度的提升,利用主客观相结合的方法对大气校正后的影像清晰度进行评价。结果表明:1)不同大气校正模型对影像清晰度提升的效果不同。从基于地理视觉要素的主观评价来看,大气校正后的GF-6 WFV影像纹理特征更为明显,清晰度得以提升。2)基于影像特征的定量评价结果表明,不同的大气校正模型对GF-6 WFV影像清晰度提升程度不同,快速大气校正对影像提升效果最为明显。3)从基于色彩保真度的定量评价结果可知,不同大气校正结果对不同地物反射率影响较为明显,FLAASH大气校正结果更适合于植被遥感应用研究,快速大气校正模型的适用范围更广。

基于6S模型的GF-1卫星影像大气校正及效果

高分一号(GF-1)卫星是中国高分系列卫星的首发星,自2013年4月成功发射以来,在中国农业遥感业务工作中得到了广泛应用,已成为中国大宗农作物种植面积遥感监测的主要数据源。该文基于6S(second simulation of a satellite signal in the solar spectrum)辐射传输模型原理,设计并实现了适合于GF-1卫星数据大气校正算法与程序。算法以GF-1卫星1级数据、元数据及传感器公开参数为输入数据,不需要其他外源辅助数据,经过辐射定标,计算各波段平均太阳辐射值、表观反射率,通过选择大气模式,驱动6S模型获取表观反射率转换为地表反射率的参数,逐像元计算影像地表反射率。在算法研制的基础上,应用Fortran和IDL语言编写了大气校正批处理程序,实现了大气校正过程的批处理。该文采用2014年4月3日、6月28日、11月2日,以及2015年1月19日4个时相北京地区GF1卫星WFV(wide field view)数据,分别代表春夏秋冬4个季节,通过与ENVI软件的FLAASH(fast line-of-sight atmospheric analysis of spectral hypercubes)大气校正结果对比进行评估。2种方法 4个时相各波段全年相对偏差为3.26%,蓝光波段偏差最大为11.21%,其次是红、近红和绿光波段,分别为1.19%、0.73%和0.24%。作物覆盖区平均相对误差为12.99%,冬季最高为17.40%,秋季和春季分别为15.02%和14.15%,夏季相对差异最小为8.31%。各波段地表反射率的整体校正情况并未有太大差异,但6S校正后各波段反射率普遍比FLAASH校正结果略微偏高。2种校正结果计算的NDVI也基本一致,相对偏差0.64%;除水体外,绝对值差值的平均值均在0.0548以内。从计算效率来分析,6S模块实现了商用软件FLAASH模块中未提供的批量计算,在相同硬件环境下计算效率提高了75.0%以上。研究结果表明了该文开发的大气校正程序能够稳定批量处理GF-1卫星数据,可以作为农业遥感监测业务流程的组成部分。

中巴地球资源02星CCD图像交叉定标与大气校正研究

利用LANDSAT-5的TM对CBERS-2的CCD 1-4波段进行交叉定标,得到了CCD 1-4波段的参考辐射定标系数,并对这组定标系数进行了验证.利用6S模型和同步气象资料,对CBERS-2的CCD数据,进行了大气校正和反射率反演.最后对CCD 1-4波段大气校正前后的反射率和归一化植被指数(NDVI)的变化进行了对比研究.发现大气校正后的CCD3和CCD4波段的地面反射率明显升高,大气校正后的CCD图像呈现出高植被覆盖区NDVI增大,低植被覆盖区NDVI减小的趋势.

MODIS影像的大气校正及在太湖蓝藻监测中的应用

MODIS数据有免费、波段丰富、时间分辨率高等优点,是进行太湖蓝藻监测的重要数据源,由于MODIS传感器接收的是地物反射太阳辐射的信号,太阳辐射与地球大气的相互作用会引起传感器接收到的信号失真,为了提高利用MODIS数据监测太湖蓝藻的精度,必须对其进行大气校正.本文介绍了FIAASH大气校正模型的基本原理,并对2007年4月25日MODIS数据的前七个波段进行试验,对比分析了影像大气校正前后的NDVI值以检测大气校正的效果;分析表明,大气校正前后NDVI的变化趋势基本上相同,但大气校正后的NDVI动态范围更大,校正后NDVI的平均值和标准差增大,大气校正在一定程度上有效地降低了大气对遥感影像的影响,达到了增强信息的目的:最后,利用大气校正获取的地表真实反射率数据的第二波段与第一波段的比值,运用阈值法提取蓝藻信息,经试验当阈值为1.9时提取出来的蓝藻分布图基本上与实际相符.利用MODIS影像可以快速、及时地监测蓝藻爆发的位置及爆发程度.

资源三号卫星多光谱数据的大气校正研究

资源三号卫星多光谱数据空间分辨率达到5.8m,能够很好的应用于地物分类和识别,由于其缺乏短波红外波段,无法采用暗目标法进行大气校正,因此,提出通过6S辐射传输模型构建大气校正系数查找表,结合MODIS数据反演的气溶胶光学厚度参数的大气校正方法,对ZY-3卫星多光谱(MUX)数据进行大气校正。采用敦煌地区星地同步测量的石膏矿、戈壁两种地物光谱对大气校正结果进行了验证,并比较了大气校正前后归一化植被指数(NDVI)。结果表明:大气校正后的地面反射率与石膏矿、戈壁两种地物实测光谱数据相对误差不超过6%;大气校正增大了植被的NDVI与其他地物的NDVI的差值,突出在植被监测方面的应用能力。

HJ-1A/1B卫星CCD影像水环境遥感大气校正方法评价研究——以鄱阳湖为例

HJ-1A/1B卫星CCD传感器具有较高的空间、时间分辨率,在内陆湖泊水质遥感定量监测方面有很大潜力,大气校正是制约其应用的关键问题之一。以我国第一大淡水湖——鄱阳湖为研究区域,结合2009年、2011年两次现场实测数据对FLAASH,6S,COST和QUAC四种大气校正结果进行对比分析,并探讨各种大气校正算法对悬浮泥沙浓度反演精度的影响。结果表明:(1)HJ-1A/1B卫星CCD的第1波段在水环境遥感应用时,建议进行重新定标;第2和3波段四种大气校正结果精度相对较高,其中,FLAASH,6S和COST三种大气校正算法精度都较高,QUAC精度偏低,建议在可能的情况下对该算法进行有针对性的改进;(2)FLAASH,6S,COST和QUAC四种大气校正算法第2和3波段比值结果与实测数据吻合度最好,平均相对误差分别为8.2%,9.5%,7.6%和11.6%,因此建议在鄱阳湖水域尽量采用第2和3波段比值作为反演因子;(3)以四种大气校正结果为基础,与悬浮泥沙浓度直接建模,结果发现,四种模型反演精度均比用实测遥感反射率与实测悬浮泥沙浓度建立的模型反演结果要高,FLAASH,6S和COST三种算法反演所得悬浮泥沙浓度精度都较高,平均相对误差分别为:10.0%,10.2%和8.0%;QUAC略差,平均相对误差为18.6%。建议在泥沙浓度反演时采用大气校正结果与悬浮泥沙浓度直接建模,可以有效降低利用实测光谱数据建模引起的大气校正误差的累积效应;(4)在精度要求不是特别高的前提下,四种大气校正算法都可以采用,但综合算法复杂程度、精度、稳定性等多种因素,在辅助信息不全的情况下,COST大气校正算法更值得推荐。

我国海区SeaWiFS资料大气校正

利用光谱辐射传输理论 ,结合海上同步实测资料 ,开发出我国海区SeaWiFS资料大气校正模型。经卫星资料处理结果比对 ,本模型在一类水体 ,基本消除了 41 2nm和 443nm波段离水辐射率小于 0的现象 ;在二类水体 ,利用临近一类水体的大气条件进行了有效的大气校正 ;同时建立了 6 70nm、76 5nm、86 5nm波段的大气校正模型 ,这三个波段适用于高浓度悬浮泥沙的信息提取。本模型用于处理我国海区的SeaWiFS资料比美国NASA模型更适合我国海区特定的大气和海洋环境 ,为SeaWiFS资料海洋水色信息提取和我国海洋一号 (HY - 1 )及风云一号 (FY - 1C)

基于FLAASH的Hyperion高光谱影像大气校正

遥感影像的大气校正是定量遥感研究的前提。文章对利用ENVI软件的FLAASH(fast line-of-sight atmospheric analysis of spectral hypercubes)进行EO-1Hyperion高光谱影像的大气校正能力进行了评价。黑河流域甘肃张掖研究区的Hyperion高光谱影像的获取时间是2007年9月10日,卫星过境前后准实时获取41个样区的野外实测数据,包括冠层波谱和生化含量以及GPS定位数据。首先利用Landsat-7ETM+影像对Hy-perion高光谱影像进行了几何校正,然后将Hyperion的DN值转化为辐射亮度和表观反射率,并利用FLAASH对Hyperion影像进行大气校正。比较了研究区四种典型地物(玉米、水体、荒漠和建筑物)的辐射亮度、表观反射率以及FLAASH大气校正后的反射率,并与玉米ASD野外反射波谱利用高斯滤波函数重采样到Hyperion相应波段后进行了比较。结果表明,FLAASH大气校正很有效,两种方法获得的反射波谱相吻合,相关系数达0.987。

6S模式对EOS/MODIS数据进行大气校正的方法

探讨了运用6S模式对EOS/MODIS的可见光与近红外通道数据进行大气校正的方法和步骤,对模式中的大气模式参数和廓线的计算方法提出了改进,应用研究目标地的气象探空资料计算包括气压、温度、水汽密度和臭氧密度等大气参数和廓线,并根据海拔高度对大气廓线进行订正.实验表明:校正后的象元反射率普遍增大,反射率区间明显拉宽,表现在图像上亮度有所提高,对比度明显增加,图像层次更加丰富,图像质量得到较大改善.