remote sensing images are affected by the atmospheric absorption, scattering and topographic changes, so that the radiation signals received by the sensors contain both the information of the ground features and the information of the atmosphere and terrain.In order to improve the retrieval accuracy of land surface reflectance, remote sensing images need to be pretreated.In this paper, a method of atmospheric correction for Landsat8 remote sensing images based on Look-Up Table(LUT) is proposed.The method generates LUT by the 6S radiative transfer model, in which the input parameters include water vapor content, ozone concentration, and aerosol optical depth (AOT) retrieved from the MODIS atmospheric two stage product.The atmospheric parameter table established by traditional method usually considers only a few factors, which is not applicable to atmospheric correction using MODIS product as input parameter.Therefore, this paper established a five dimensional LUT most of the input parameters, with high generality for Landsat-8 OLI sensor, and spectral analysis, to verify the the accuracy of the model of USGS surface reflectance products. The correlation (R2) between model-based NDVI and USGS-based NDVI was as high as 0.802 6.The verification results show that the method can effectively accurate inversion of surface reflectance products. It is also found that the calculated NDVI based on 6S radiation transmission model is more in line with the spectral characteristics of typical vegetation than the NDVI based on apparent reflectance. Finally, using visual interpretation, statistical analysis and Shadow-eliminated Vegetation Index(SEVI) correction results will do comparative analysis, compare the terrain subtractive effect. The results show that the 6S radiative transfer model and SEVI have little difference in the effect of terrain attenuation.
Keywords:Look-up table
;
Landsat8 remote sensing images
;
6S radiative transfer model
;
Surface albedo product
;
TAVI
Cao Xiaojie, Jiang Hong, Zhang Zhaoming, He Guojin, Zhao Jingjing. Atmospheric Correction of Landsat-8 Satellite Image and Its Vegetation Index Comparison with SEVI. Remote Sensing Technology and Application[J], 2019, 34(5): 983-991 doi:10.11873/j.issn.1004-0323.2019.5.0983
1 引 言
地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2]。地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等。遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节。大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等。辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等。6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12]。该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型。6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题。6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度。6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛。
陆地卫星生态系统干扰自适应处理系统(Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System, LEDAPS)由美国航空航天局(NASA)Making Earth System Data Records for Use in Research Environments (MEaSUREs)项目资助开发,该系统实现了Landsat长时间系列卫星(Landsat 4、5、7)地表反射率的自动化生产。LEDAPS基于6S辐射传输模型,地表反射率产品生产所需要的大气水蒸汽(Water Vapor, WV)、气压(Surface Pressure, SP)来自于NCEP(NOAA National Centers for Environmental Prediction)再分析数据,分辨率为2.5°2.5°,臭氧数据来自TOMS (Total Ozone Mapping-Spectrometer)数据,分辨率为1.25°(经度)1.00°(纬度),气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness,AOT)数据则是直接根据Landsat影像采用暗像元浓密植被法(Dense Dark Vegetation, DDV)进行反演得到。目前国际主流的Landsat 4/5/7卫星地表反射率产品大多基于成熟的LEDAPS软件进行生产。Landsat 8作为一种新型卫星,其携带的OLI(Operational Land Imager)传感器在波段的数量、波段的光谱范围和影像的辐射分辨率上比Landsat 4、5、7卫星都有所改进,研发针对Landsat 8卫星的地表反射率反演算法是目前国内外的一个研究热点。USGS发布的Landsat 8地表反射率产品基于内部算法(internal algorithm)来进行大气校正。Wang等[13]提出了一种基于MODIS数据的逐像元大气校正算法,用于生产2013年覆盖整个中国的Landsat-8 OLI 地表反射率,该算法是基于6S模型建立的,结果表明基于6S模型的逐像元大气校正是可靠的。6S辐射传输模型一般可直接进行大气校正或预先为大气校正建立查找表。直接法比较简单,但非常费时。如果将1 km空间分辨率MODIS大气产品作为输入参数来对Landsat 8 OLI影像进行逐像元大气校正,则6S模型将会被调用2.4×105次,直接法不适用于大规模Landsat 8影像的快速大气校正。
A Method for Determing Surface Albedo over the Tibetan Plateau from AVHRR Data
1
1985
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
A Three-Dimensional Model to Calculate Surface Reflectance over Urban Areas
1
2008
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Forty-year Calibrated Record of Earth-reflected Radiance from Landsat: A Review
1
2012
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Atmospheric Corrections of AVIRIS Images with a Procedure based on the Inversion of the 5S Model
0
1995
Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum, 6S: An Overview
1
1997
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Atmospheric Correction of Landsat ETM+ Land Surface Imagery. I. Methods
1
2001
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Assessment of Atmospheric Correction Methods for Landsat TM Data Applicable to Amazon Basin LBA Research
0
2002
Comparative Analysis of IKONOS, SPOT, and ETM+ Data for Leaf Area Index Estimation in Temperate Coniferous and Deciduous Forest Stands
1
2006
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
A Practical DOS Model-based Atmospheric Correction Algorithm
1
2010
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Radiometric Rectification: Toward Common Radiometric Response among Multidate, Multisensor Images
1
1991
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Processing of Multitemporal Landsat TM Imagery to Optimize Extraction of Forest Cover Change Features
1
1994
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum - 6S Code
1
1990
... 地表反射率是地表物体反射能量与到达地表物体的入射能量的比值,它是反演很多地表参数的基础变量,对于研究地气间辐射能量平衡、地物识别和分类、水分与气候模型等具有十分重要的意义[1-2].地表反射率的计算对于植被覆盖变化监测和地表物理参数反演显得尤其重要,包括叶面积指数、叶绿素含量和其他生物量反演等.遥感影像大气校正的目的是去除大气分子、气溶胶和水蒸汽等大气成份吸收和散射对传感器接收信号的影响,大气校正是遥感地表反射率反演中的关键环节.大气校正的研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,国内外学者提出了很多大气校正方法,主要包括辐射传输模型(Radiative Transfer Model)法[3-5]、暗目标减法[6-8](Dark Object Subtraction)、不变目标法(Invariant Object Method) [9-10]、直方图匹配法(Histogram Matching Method)[11]等.辐射传输模型法是较常用的大气校正方法,它基于电磁波在大气中的辐射传输原理,具有严密的理论基础和较高的校正精度,其算法在原理上基本相同,差异在于不同的假设条件和适用的范围,因此产生很多可选择的大气较正模型,最常用的如6S(Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型、MODTRAN (Moderate Resolution Transmission)模型、LOWTRAN(Low Resolution Transmission)模型、空间自适应快速大气校正模型ATCOR(A Spatially-Adaptive Fast Atmospheric Correction)等.6S模型是在法国大气光学实验室Tanre等和美国马里兰大学地理系Vermote在5S(Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型的基础上发展起来的[12].该模型是用FORTRAN语言编写的适用于太阳反射波段(0.4~2.5 μm)的大气辐射传输模型.6S模型假定晴空无云的条件下,考虑了H2O、O3、O2、CO2、CH4、N2O等气体的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射的问题.6S模型采用了最近近似(state of the art)算法和逐次散射(successive orders of scattering)算法来计算散射和吸收,改进了模型的参数输入,提高了计算精度.6S模型具有较高的精度且不受研究区特点以及目标类型等的影响,应用范围很广泛. ...
Development and Validation of the Landsat-8 Surface Reflectance Products Using a MODIS-based Per-pixel Atmospheric Correction Method
1
2016
... 陆地卫星生态系统干扰自适应处理系统(Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System, LEDAPS)由美国航空航天局(NASA)Making Earth System Data Records for Use in Research Environments (MEaSUREs)项目资助开发,该系统实现了Landsat长时间系列卫星(Landsat 4、5、7)地表反射率的自动化生产.LEDAPS基于6S辐射传输模型,地表反射率产品生产所需要的大气水蒸汽(Water Vapor, WV)、气压(Surface Pressure, SP)来自于NCEP(NOAA National Centers for Environmental Prediction)再分析数据,分辨率为2.5°2.5°,臭氧数据来自TOMS (Total Ozone Mapping-Spectrometer)数据,分辨率为1.25°(经度)1.00°(纬度),气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness,AOT)数据则是直接根据Landsat影像采用暗像元浓密植被法(Dense Dark Vegetation, DDV)进行反演得到.目前国际主流的Landsat 4/5/7卫星地表反射率产品大多基于成熟的LEDAPS软件进行生产.Landsat 8作为一种新型卫星,其携带的OLI(Operational Land Imager)传感器在波段的数量、波段的光谱范围和影像的辐射分辨率上比Landsat 4、5、7卫星都有所改进,研发针对Landsat 8卫星的地表反射率反演算法是目前国内外的一个研究热点.USGS发布的Landsat 8地表反射率产品基于内部算法(internal algorithm)来进行大气校正.Wang等[13]提出了一种基于MODIS数据的逐像元大气校正算法,用于生产2013年覆盖整个中国的Landsat-8 OLI 地表反射率,该算法是基于6S模型建立的,结果表明基于6S模型的逐像元大气校正是可靠的.6S辐射传输模型一般可直接进行大气校正或预先为大气校正建立查找表.直接法比较简单,但非常费时.如果将1 km空间分辨率MODIS大气产品作为输入参数来对Landsat 8 OLI影像进行逐像元大气校正,则6S模型将会被调用2.4×105次,直接法不适用于大规模Landsat 8影像的快速大气校正. ...
Study on Atmospheric Correction Approach of Landsat 8 Imageries based on 6S Model and Look-up Table