高光谱数据仿真系统中大气辐射校正技术的研究

论文摘要

在卫星遥感成像过程中,地物的辐射信息受到大气分子和气溶胶粒子的散射和吸收,这些会直接影响遥感的精度。对于高光谱定量遥感来说,大气辐射校正就显得极为重要。鉴于地-气辐射传输模型的复杂性,对大气进行精确而完备的建模并求解十分困难,因此目前尚没有一种通用性的、可用于工程实践的大气校正方法。针对大气状态与气溶胶反演等难点问题,本文提出了适合国内气象特点的工程化计算方法,该方法由于利用了国内气象台站的经验数据,使得计算结果更加适用于国内应用场合。针对辐射传输方程求解困难、计算量大、不利于工程实现的问题,本文提出协同利用辐射传输方程求解和图像自身信息提取的综合模式,该模式以辐射传输求解为基础,并结合实际情况将图像自身信息参与修正过程,这种方法结合了两种方法的优点,可较为快速和准确地进行计算,易于工程应用。研究提出了一种易于工程实现的模块化大气辐射校正方案。该方案选取大气成分、气溶胶、双向反射分布函数、邻近效应与程辐射作为影响高光谱遥感成像的关键因素进行了研究与分析,分别给出了计算方法并进行了程序实现。本文提出的方案得到了实验室仿真数据与部分实际机载高光谱图像数据的验证,并应用于实际工程项目“高光谱数据仿真系统”。项目验收结论表明该方法达到了项目预期设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源与项目背景
• 1.3 大气辐射校正技术研究的重要意义
• 1.4 国内外发展概况
• 1.5 本文要研究的主要内容
• 第2章 大气辐射传输理论
• 2.1 引言
• 2.2 大气构成与大气特性
• 2.3 辐射传输理论在成像遥感中的应用
• 2.3.1 大气吸收特性分析
• 2.3.2 大气散射特性分析
• 2.3.3 气溶胶光学厚度获取
• 2.3.4 理想化地-气辐射传输
• 2.4 本章小结
• 第3章 仿真系统中大气辐射校正的总体设计
• 3.1 引言
• 3.2 大气辐射校正的三种思路
• 3.2.1 基于辐射传输模型求解的思路
• 3.2.2 仅利用图像本身信息进行订正的思路
• 3.2.3 基于统计的思路
• 3.3 仿真系统的设计与实现
• 3.3.1 设计的总体原则
• 3.3.2 目标地物与周边地物分析
• 3.3.3 仿真平台框图
• 3.4 本章小结
• 第4章 大气辐射校正模块设计与算法实现
• 4.1 引言
• 4.2 大气分子与气溶胶粒子反演
• 4.3 BRDF 算法设计
• 4.4 邻近效应处理
• 4.5 程辐射
• 4.6 本章小结
• 第5章 校正结果与分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验所用数据
• 5.3 图像整体订正结果与目视检验
• 5.4 基于整幅图像的光谱角比较
• 5.5 线性订正方式下的相关性对比
• 5.6 信息熵比较
• 5.7 光谱数据比较
• 5.8 采用不同气溶胶模式进行大气订正的对比实验
• 5.9 加入邻近效应处理效果提高比较
• 5.10 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢