不同地形校正模型计算地形复杂山区地表反射率的对比

地表反射率对定量遥感有重要意义,其在复杂地形区会受到地形条件影响。地形校正可以减小或消除山区遥感影像中地形因素影响。以梵净山区为研究区,利用Landsat-5 TM影像、DEM及坡度、坡向数据,采用10种地形校正模型进行比较实验,以发现其在反演地表反射率时存在的问题,并为选择适合地形复杂山区地表反射率反演的地形校正模型及相关研究提供参考。结果显示:1.SCS+C、Minnaert、b、Teillet-回归、VECA、C模型地形校正效果较好,可用于反演山区的地表反射率,但是当坡度为0°时,Minnaert、Teillet-回归、VECA模型存在问题;2.Cosine-b、Cosine、SCS和Cosine-C模型存在过度校正现象,Cosine和SCS模型甚至可能出现反射率大于1的异常值,不宜选择;3.在通过采样获得经验参数的情况下,Minnaert模型对样点选取较为敏感,而SCS+C和b模型对样点选取的敏感性较低。在较大范围的地形复杂山区反演地表反射率时,SCS+C和b模型更合适。此外,从DEM数据、大气校正模型、地表覆被类型方面分别探讨了其对地表反射率的影响并提出了改进建议。     

基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正

针对陆地遥感影像,提出一种利用MODIS遥感数据反演高分辨率气溶胶光学厚度(AOD)进行大气效应校正的方法.采用地基和MODIS卫星遥感结合的方法确定气溶胶模型,通过暗目标法确定地表反射率,反演得到1 km高分辨率的气溶胶光学厚度分布.将反演的气溶胶与地面太阳光度计观测值进行对比验证发现,其相对误差小于10%,反演精度很高.将得到的气溶胶参数带入辐射传输模型中,对当天同地区的Landsat ETM+数据进行大气校正试验,结果表明,该方法反演得到的气溶胶参数可以对遥感图像进行有效的大气效应校正.与试验区同步观测地表反射率对比发现,经过大气校正后的ETM+光谱明显比校正前更接近真实地表光谱,从而更有助于地物真实光谱信息的提取及其识别研究.     

海岸带地区SPOT卫星影像大气校正方法比较及精度验证

为获得反演海岸带地区地表真实反射率的最佳大气校正方法,分别利用DOS、6S及FLAASH三种模型对SPOT卫星影像进行大气校正,对比分析校正前后影像的典型地物光谱曲线及NDVI指数的变化情况,并对结果进行精度验证。研究表明:三种大气校正模型均能有效去除大气对遥感影像的影响,获取较为准确的地表反射率信息;对比河流、水库、海水、植被、城镇、裸地等六种典型地物校正前后的光谱曲线,与DOS及6S模型相比,FLAASH模型校正结果中各地物反射率差别较大、特征明显,能较好的还原地表真实情况;NDVI指数检验显示,FLAASH模型对地物NDVI响应更强烈,在地物光谱响应特征分析等方面具有更强的优势,是三种模型中最适宜海岸带地区SPOT影像的大气反演方法。研究方法及结论可为同类研究提供参考与借鉴。     

基于ETM+的表观荔枝波谱反射率反演研究

试从现有的大量遥感影像中提取不同环境下地物的反射率,以目前常用的ETM＋影像数据和荔枝波谱数据提取为例,先对影像进行系统校正得到星上反射率,然后采用6S大气校正模型对图像进行订正,反演地物的真实反射率,并采用与野外实测相结合的方法,分析了星上反射率、6S反演的反射率与实测值之间的误差,结果证明6S校正法是一种较高精度的地物波谱反演方法,可以方便、快捷、准确地从现有的大量遥感影像上直接获取荔枝的反射率.为下一步的自动高效从影像反演地物反射率的研究奠定了基础.     

不同辐射校正水平下植被指数特征对比分析

基于不同辐射校正水平的遥感数据,分别利用遥感影像的灰度值(DN)、表观反射率(TOA)与地表反射率(Surface)提取研究区NDVI,采用定量遥感和回归分析方法从空间和时间两个方面对不同辐射水平下提取的NDVI变化特征进行了详细的对比分析,定量评价了大气对于提取的植被指数的影响。结果表明:在空间特征上,根据灰度值、表观反射率与地表反射率提取的NDVI基本都可以用来反映植被信息变化特征,相应的NDVI值呈逐渐增加趋势;根据地表反射率反演的NDVI曲线差异明显。在时间特征上,NDVI整体呈现显著上升的趋势,其中基于地表反射率的NDVI与年际之间线性关系最好,且NDVI最高。     

高光谱遥感图像的地形校正和评价方法

高光谱遥感具有光谱分辨率高,图谱合一的突出特点,在地质勘探和植被遥感等定量应用中,较全色和多光谱更有优势。然而目标区复杂的地形效应,是制约高光谱数据应用效果的诸多外界因素之一,利用地形校正模型消除地形影响,已成为目前高光谱遥感图像步入应用前的有效处理手段。目前的地形校正方法研究当中,遥感数据以多光谱居多,且校正效果的评价方法较之高光谱图像的特点也略显不足。通过朗伯体和非朗伯体假设的不同校正模型(C,SCS+C,Minnaert,Minnaert+SCS)对Hyperion遥感图像进行地形校正,并利用目视效果,分类标准差,目标反射率对比对校正结果分析评价,证明Minnaert+SCS模型最优,且评价方法合理,有效。     

基于地面耦合的TM影像的大气校正--以珠江口为例

该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率,在简单的大气校正理论模型的基础上,根据山区阴影处植被的反射率求取大气向上垂直的透过率,反求大气光学厚度和太阳入射方向上的大气向下的透过率,从而确定大气校正的各项参数.并对大气校正前后的图像进行比较,发现校正过的影像中的典型地物的反射率和其标准的反射率值较为吻合.     

基于地面耦合的TM影像的大气校正——以珠江口为例

该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像，对原始数据进行定标、辐射校正，求得地物的行星反射率，在简单的大气校正理论模型的基础上，根据山区阴影处植被的反射率求取大气向上垂直的透过率，反求大气光学厚度和太阳入射方向上的大气向下的透过率，从而确定大气校正的各项参数。并对大气校正前后的图像进行比较，发现校正过的影像中的典型地物的反射率和其标准的反射率值较为吻合。     

用TM影像和DEM获取黑河流域地表反射率和反照率

传统的大气校正方法原理比较复杂,而且有些参数特别是实时的大气剖面资料难以获取。本文利用DEM对TM 影像进行地形校正后,用简便而又实用的方法对TM影像进行了大气校正,较精确地反演出黑河流域河西走廊中段对应于Landsat TM 1~5 和7波段的地表反射率。在此基础上,通过不同波段地表反射率的组合,获得了地表反照率。通过与实地观测数据对比分析,表明对于植被覆盖区用TM 2,4,7波段组合结果较好,而在非植被覆盖区用TM 1~5,7这6 个波段组合结果更佳。     

分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发

地表蒸散发是研究土壤-植被-大气系统水热平衡的关键因子。用改进的DHSVM分布式水文模型对汉江上游子午河流域蒸散发进行模拟。根据流域特点,主要进行TM遥感数据的大气校正和几何校正,在此基础上得到叶面积指数和土地覆盖等地表参数;再利用GIS技术基于DEM求出坡度、坡向和地形指数等因子。分析了蒸散发时空分布特征,表明日尺度蒸散发空间分布差异较大。初步验证了结果,表明模型在中国典型湿润区小流域取得较好效果。     

HJ-1 A/B CCD的陆地大气校正——具有地理信息的地表反射率产品(英文)

This paper proposed a method to retrieve the land surface reflectance from the HJ-1A/B CCD data. The aerosol optical depth(AOD), the most important factor affecting the atmospheric correction of CCD images at all bands, is proposed to retrieve from the CCD imagery by the approach of dense dark vegetation(DDV) method. A look-up table in terms of the transmittances, the path radiances and the atmospheric spherical albedo as functions of the AOD was established for a variety of sun-sensor geometry and aerosol loadings. The atmospheric correction is then achieved with the look-up table and the MODIS surface reflectance output(MOD09) as the priori datasets. Based on the retrieved AOD and the look-up table of atmospheric correction coefficients, the land surface reflectance was retrieved for the HJ-1A/B data according to the atmospheric radiative transfer equation. Some in-situ measurement Data for Yanzhou of Shandong province in East China and MODIS land surface reflectance products MOD09 are used to preliminarily validate the proposed method. The results show that the proposed method can remove effectively the atmospheric contributions, and the overall accuracy of the retrieval land surface reflectance can be improved substantially.     

Atmospheric correction of HJ-1 A/B CCD over land: Land surface reflectance calculation for geographical information product

This paper proposed a method to retrieve the land surface reflectance from the HJ-1A/B CCD data. The aerosol optical depth（AOD）, the most important factor affecting the atmospheric correction of CCD images at all bands, is proposed to retrieve from the CCD imagery by the approach of dense dark vegetation（DDV） method. A look-up table in terms of the transmittances, the path radiances and the atmospheric spherical albedo as functions of the AOD was established for a variety of sun-sensor geometry and aerosol loadings. The atmospheric correction is then achieved with the look-up table and the MODIS surface reflectance output（MOD09） as the priori datasets. Based on the retrieved AOD and the look-up table of atmospheric correction coefficients, the land surface reflectance was retrieved for the HJ-1A/B data according to the atmospheric radiative transfer equation. Some in-situ measurement Data for Yanzhou of Shandong province in East China and MODIS land surface reflectance products MOD09 are used to preliminarily validate the proposed method. The results show that the proposed method can remove effectively the atmospheric contributions, and the overall accuracy of the retrieval land surface reflectance can be improved substantially.     

基于TM影象的快速大气校正方法

文章针对Landsat TM影象,设计出一种简单快速的大气校正方法。该方法主要是在DOS法的基础上 ,比较合理地分析暗体反射率值,并结合大气辐射传输模型,通过对大气程辐射的确定方法进行改进,给出一种基于TM影象自身信息的快速的、行之有效的大气辐射校正方法。此方法显著特点就是不需要依赖任何外部信息,直接从TM影象上读取所需信息,运算速度快,简单有效。     

遥感影像地形校正研究进展及其比较实验

地形校正作为复杂地形区遥感影像预处理的重要步骤,对提高地表参数遥感定量化精度具有重要意义。为此,在简述地形校正含义与目标的基础上,回顾并总结了国内外各种地形校正方法并将其划分为基于波段比、DEM和超球面3类方法,以期为地形校正及相关研究提供参考。在DEM的支持下,采用11种地形校正方法对ETM+影像进行了校正比较实验,研究表明:(1)VECA、b、C、Teillet-回归、SCS+C、Minnaert和Minnaert-SCS校正7种地形校正效果较好,可用于遥感影像的地形校正;而Cosine-T、Cosine-C、SCS和Cosine-b校正存在过度校正现象,不宜选择。(2)VECA与b校正模型校正效果最好,且VECA校正比b校正可操作性更强。在此基础上,从地形效应的理论诠释与数学表达、DEM数据、地形校正应用研究3个方面探讨了目前该领域存在的一些问题和难点,并对今后可能的工作重点和研究方向提出了建议。     

利用TM影像分析天山北坡三工河流域地表反照率的时空变化

下垫面状况是影响地表反照率分布的主要因素之一。利用遥感方法获取地表反照率时空特征是研究地表下垫面状况的有效手段。天山北坡具有典型的山地－绿洲－荒漠景观和山盆地貌格局,这一独特且复杂多样的地表下垫面特征形成了特有的垂直分布的地表反照率。通过对三工河流域TM影像进行地形校正,基于6S(Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum)模型分析地表反照率的时空分布。结果表明:基于中空间分辨率遥感数据的地表反照率反演适合于地表起伏明显的天山北坡地表反照率的分析。由于受到地表覆被类型及地表干湿程度的影响,三工河流域地表反照率呈明显的垂直地带性分布。中山森林带和低山干草原带受地形起伏和阴阳坡作用,其地表反照率表现出有规律的上下波动。绿洲区随着地表覆被类型、作物结构和作物物候的变化,地表反照率波动较大。     

基于MODIS数据估算晴空陆地光合有效辐射

陆-气圈层物质与能量交换的核心过程是植物的光合作用,而光合有效辐射则是影响光合作用过程的关键因子,在不同的陆地生态系统模型中,都是重要的输入参数。作者以MODIS卫星数据为基础,反演晴空下影响光合有效辐射的大气因子参数大气可降水量、气溶胶,根据辐射传输方程从大气顶层光合有效辐射反演高分辨率陆地光合有效辐射。算法采用查找表替换辐射传输模型,使其能够对大批量、像元级的数据进行处理。将该算法应用于对华北平原的部分区域进行反演,并使用中国生态网络禹城试验站的自动测量数据对结果进行检验,最大误差在10%以内。     

Increasing the spatial resolution of agricultural land cover maps using a Hopfield neural network

Land cover class composition of remotely sensed image pixels can be estimated using soft classification techniques increasingly available in many GIS packages. However, their output provides no indication of how such classes are distributed spatially within the instantaneous field of view represented by the pixel. Techniques that attempt to provide an improved spatial representation of land cover have been developed, but not tested on the difficult task of mapping from real satellite imagery. The authors investigated the use of a Hopfield neural network technique to map the spatial distributions of classes reliably using information of pixel composition determined from soft classification previously. The approach involved designing the energy function to produce a ‘best guess’ prediction of the spatial distribution of class components in each pixel. In previous studies, the authors described the application of the technique to target identification, pattern prediction and land cover mapping at the sub-pixel scale, but only for simulated imagery. We now show how the approach can be applied to Landsat Thematic Mapper (TM) agriculture imagery to derive accurate estimates of land cover and reduce the uncertainty inherent in such imagery. The technique was applied to Landsat TM imagery of small-scale agriculture in Greece and largescale agriculture near Leicester, UK. The resultant maps provided an accurate and improved representation of the land covers studied, with RMS errors for the Landsat imagery of the order of 0.1 in the new fine resolution map recorded. The results showed that the neural network represents a simple efficient tool for mapping land cover from operational satellite sensor imagery and can deliver requisite results and improvements over traditional techniques for the GIS analysis of practical remotely sensed imagery at the sub pixel scale.     

黄河源区遥感数据的大气校正及其效果分析

利用6S模型结合暗目标法确定TM过境时的最优气象能见度,分别使用MODIS气溶胶产品(MOD04)、最优气象能见度作为TM的气溶胶光学厚度,对黄河源区的Landsat TM数据进行大气校正。以同步野外实测地面数据为标准,比较了两种气溶胶参数输入方法的校正结果,并从光谱曲线、植被指数、草地生物量的估算三方面探讨了大气校正的效果,两种气溶胶参数输入方法均可以对遥感图像进行有效的大气校正,消除因散射增加的辐射能量,同时补偿因吸收而损失的辐射能量。经过大气校正后的TM光谱更接近真实地表光谱,更有助于地物真实光谱信息的提取,同时对与该地区相似气候条件下影像的大气校正有借鉴意义。     

陇西黄土高原陆面蒸散的遥感研究

该文以陆面能量平衡过程为基础,基于定量遥感的理论,提出了适合半干旱区(陇西黄土高原)的陆面蒸散估算遥感模型(SEBS)。结合该区域的NOAA/AVHRR数据、气象观测数据、土地利用数据和地形高程(DEM)数据,依据定量遥感的理论和技术,计算反照率、陆面温度、植被指数和地表比辐射率四个重要地表特征参数。应用SEBS模型,估算了该区域的陆面蒸散量。结果表明：该研究具有较好的理论和实践意义,为陆面过程、植被生产、生态环境保护与生态重建等研究提供科学依据。