Landsat-7 ETM+图像大气校正方法比较研究

论文摘要

大气干扰致使卫星遥感图像模糊不清,对于如何构建更加精确的反射率反演模型来恢复地物反射率,进而除去大气干扰,以便获得清晰地物图像的研究已有近40年的历史。期间出现了多种不同的大气校正方法,各种方法有利有弊,且存在自身的适用范围,很少有学者专门针对Landsat-7 ETM+图像设计出高效的方法进行大气影响的校正和评价。由于可见光波段到近红外波段在卫星遥感图像中占的比重很大,同时又是大气干扰大、图像最模糊的波段,还是真彩色成像波段,应用需求急切。故急需探究一种新的ETM+图像大气影响校正方法,来更加精确的反演地表反射率,以提高ETM+图像的质量和应用价值。本文在学习国内外同行优秀成果基础上,经对比分析,找到当前精度较好的模型——光谱矢量分析模型,进行可见光到近红外波段卫星遥感图像大气影响校正。在实验中改进了像元间交叉辐射项的点扩散函数数值求解算法,构建了地物光谱矢量连续分布空间,采用离散算法实现图像大气校正,在同行优秀成果基础上进一步提高了结果图像精度及清晰度。本文基本结构框架:全文共分为六章。第一章,概述了研究背景与意义,简要总结了国内外的研究现状,阐述了本文所做的研究内容及特色所在;第二章,介绍了大气对电磁波辐射的作用机理、类型及计算方法;第三章,从算法原理角度分析各种遥感图像大气影响校正模型,并选取优秀模型进行比较分析,发现光谱矢量空间模型在精度验证上有明显优势;第四章,简介地物光谱矢量空间大气校正方法并分析算法原理,阐述改进的理论基础及其求解方法;第五章,秉承前四章所介绍的内容,以Landsat7 ETM+图像作为实验数据,将实验结果与ATCOR2模型的结果进行对比研究,发现本方法在达到原光谱矢量分析模型校正精度的基础上,速度得到进一步优化,执行时间减小到原来的十分之一。同时,设计了地物光谱矢量空间的储存结构,实现了高效索引算法;第六章,对本文进行的实验进行了简要的总结,提出存在的问题并展望未来。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景与研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外发展概述
• 1.3 研究内容及特色
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 特色
• 1.3.3 技术路线
• 第二章 大气对电磁辐射传输的影响
• 2.1 大气概况
• 2.1.1 大气的组成
• 2.1.2 大气气溶胶
• 2.2 大气对电磁辐射的吸收作用
• 2.2.1 大气分子对电磁辐射的吸收
• 2.2.2 大气气溶胶对电磁辐射的吸收
• 2.3 大气对电磁辐射的散射作用
• 2.3.1 散射的物理过程
• 2.3.2 分子散射
• 2.3.3 粗粒散射
• 2.3.4 多次散射
• 第三章 遥感图像大气校正模型比较分析
• 3.1 光在大气中辐射传输机理模型
• 3.1.1 FLAASH程序
• 3.1.2 5S与 6S程序
• 3.1.3 待研究的问题
• 3.2 机理模型中参数的计算与数值求解
• 3.2.1 DISORT 程序
• 3.2.2 MODTRAN程序
• 3.2.3 FASCOD 3P与PcLnWin程序
• 3.2.4 待研究的问题
• 3.3 其他模型
• 3.3.1 经验模型
• 3.3.2 统计分析模型
• 3.3.3 滤波模型
• 3.3.4 主成分分析模型
• 3.3.5 光谱矢量分析模型
• 3.4 大气校正模型效果比较
• 第四章 光谱矢量分析模型原理及其改进
• 4.1 光谱矢量
• 4.1.1 规范光谱矢量
• 4.1.2 归一光谱矢量
• 4.2 光谱矢量分析模型研究
• 4.3 光谱矢量分析方法
• 4.3.1 规范光谱矢量分析方法
• 4.3.2 归一光谱矢量分析方法
• 第五章 光谱矢量分析模型大气影响校正实验
• 5.1 实验数据
• 5.2 图像定标
• 5.3 校正像元间交叉辐射
• r+ a'>5.3.1 粗略求解大气参数A和ρ_{r+ a}
• r+ a'>5.3.2 计算F函数表,精确求解ρ_{r+ a}
• 5.4 大气校正实验过程
• 5.4.1 综合校正全图像大气影响
• 5.4.2 校正（1,2,3,4）波段全图像大气影响
• 5.4.3 校正（5,7）波段全图像大气影响
• 5.5 结果分析
• 5.5.1 图像效果比较
• 5.5.2 图像校正精度评价
• 第六章 结论和展望
• 参考文献
• 后记