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无论是遥感应用的实际需要,还是定量化遥感的发展趋势,都要求遥感影像能够提供真实的地表反射率信息。因此,对遥感影像进行大气校正和地表邻近效应校正、获取真实地表反射率是遥感信息定量化过程中的重要环节。气溶胶对可见光波段的辐射有强烈的散射和吸收作用,是大气校正中最为关键的大气参数,并且气溶胶在大气辐射强迫和大气环境质量评价等方面也拥有举足轻重的地位,气溶胶光学厚度反演一直是遥感定量研究的热点。 然而山区的复杂地形因素和HJ CCD影像的设计特点都为山区遥感影像气溶胶光学厚度和地表反射率反演增加了困难,导致其无法直接应用传统的、较成熟的遥感影像处理算法。因此,开展山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度与地表反射率反演具有现实需求和巨大的挑战。 本研究针对山区的复杂地形因素和HJ CCD影像的设计特点,从辐射传输理论出发,开展山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度和地表反射率反演的算法研究。论文主要包括3方面研究内容: (1)山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度反演。首先基于浓密森林像元在可见光波段反射率低的特点,引入红波段直方图阈值法自动提取山区可见光-近红外影像的浓密植被暗像元。然后,利用6S辐射传输模型建立查找表,基于红、蓝波段地表反射率间的线性关系,通过改进的暗目标法反演山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度。 (2)山区HJ CCD影像地表反射率反演。首先结合改进暗目标法和辐射传输模型法进行大气校正方法。其中以地表高程和观测天顶角为可变参数,利用臭氧和水汽等辅助数据自定义大气模式,并通过反演的气溶胶光学厚度对查找表插值获得大气参数实现大气校正。在此基础上,利用SHDOM模型引入经验方程计算背景反射率,结合辐射传输方程进行地表邻近效应校正,反演更准确的地表目标地物地表反射率。 (3) HJ CCD影像气溶胶光学厚度和大气校正软件包实现。利用IDL语言实现山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度和地表反射率的相关算法,完成HJ CCD影像气溶胶光学厚度反演和大气校正自动化处理软件包。 本研究为山区HJ CCD影像的自动化处理奠定了基础,为其定量化应用提供了可能。论文主要得到以下几点结论: (1)红波段直方图阈值法能有效地提取山区可见光-近红外影像的浓密植被暗像元,提取结果能够满足暗目标法反演气溶胶光学厚度的要求。改进暗目标法反演的山区HJ CCD影像气溶胶光学厚度与MODIS气溶胶产品的一致性非常好,且其具有更高的空间分辨率特性,更适合山区气溶胶的遥感监测。 (2)暗目标法与辐射传输模型法相结合的大气校正方法可以有效地反演山区HJCCD影像地表反射率,实现大气校正。利用SHDOM模型引入的经验公式能有效地获取HJ CCD影像的背景反射率,地表邻近效应校正效果明显。 (3)基于IDL和ENVI实现的HJ CCD影像气溶胶反演和大气校正软件包计算效率、自动化程度比较高,极大地提高了遥感影像的处理效率,具有较强的适用性。 研究的创新点在于充分考虑HJ CCD影像仅在可见光、近红外光谱范围内的有限波段设计和山区地形起伏巨大对气溶胶光学厚度和地表反射率反演的影响,更有针对性地实现相关算法,并形成了自动化处理程序包。