基于6S模型的遥感影像大气纠正方法研究开题报告

全文总字数：4638字

1. 研究目的与意义

随着遥感技术应用定量化、精细化的快速发展，随着新的处理技术及其原理的产生和遥感技术应用领域的迅速扩大，人们不再满足于以前的技术精度，社会的生产生活对提取遥感影像中信息数据的精度要求越来越高，这也是遥感影像处理数据技术获得快速发展的主要动力之一。因此，定量遥感成为遥感技术发展的必然趋势。定量遥感的需求日渐增长，使得大气辐射校正的作用显得尤为重要。然而大气校正也是遥感图像处理过程中最复杂、最薄弱的环节之一。大气校正可以用来消除大气中水蒸气、 等物质对地表反射的影响，也可以消除大气分子和气溶胶散射的影响，从而可以大大提高遥感影像的精度，为社会生产生活、科研提供可靠、科学的数据成果。

所谓定量遥感，即为利用遥感传感器获取地表地物的电磁波信息，在先验知识和计算机系统的支持下，定量获取观测目标参量或特性的方法和技术。定量遥感的研究已经取得了一定的成果，SPOT、ASTER等多角度遥感器的陆续进入轨道、大量多角度遥感数据的问世，不仅使得地物反射、辐射方向性的研究以及目标空间结构参数的定量反演成为可能，而且也建立了近百种不同的定量遥感模型，主要可分为三类：统计模型、物理模型、半经验模型。这些定量遥感模型一般是由经典的数学物理理论与遥感实践相结合，可以帮助我们更好地理解电磁波与地表特征间相互作用。传统的遥感主要采用的是垂直对地观测方式，以此获取地表二维信息，在这种观测方法中，是将地球表面看作是朗伯体，即简单化、理想化地把地表看作是各种同性的、均匀的表面，但实际上地球表面并非是朗伯体。所以传统遥感的观测方法会造成反射率、观测天顶角以及作物表面亮度温度的较大变化，从而在很大程度上限制遥感的定量精度。6S模型（the Second Simulation of the Satellite Signalin the Solar Spectrum）在无云大气的情况下考虑了水汽、 的吸收，分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题，对不同情况下（比如不同的遥感器、不同的地面状况），太阳光在太阳-地面目标-遥感器这样整个传输路径中所受到的大气影响进行了描述，能有效地减弱大气条件和传感器几何条件的空间分布差异对大气福射校正结果的影响，提高了定量遥感模型的精度。

目前，虽然遥感技术与理论取得了空前的发展，应用领域也获得了很大的扩展，但是定量遥感的基本问题依然存在。到目前为止，仍然没有一种大气校正模型能够校正所有的遥感影像，适用于所有的实际情况。所以，先从理论上得出各种模型的优缺点及其各自适应的环境，再对不同的遥感影像选择最优校正模型，最终获得最适合的大气校正方法，可以为以后的研究提供参考，节省时间。

2. 国内外研究现状分析

1国外研究现状

自20世纪70年代起，科学家就已经开始对大气辐射校正进行研究。在许多研究人员的多年共同努力之下，产生了许多大气辐射校正方法并且研发了相关的遥感影像处理软件。软件有现在常用的envi。大气校正的方法有很多，按照大气校正后的结果主要将大气辐射校正分为两类，即绝对大气校正和相对大气校正。

相对大气校正并不是得到地物的实际反射率或反射辐射亮度，仅用dn值来表示地物反射率或者反射辐射亮度的相对大小。相对大气校正方法有：内部平均相对反射率法、对数残差法、直方图匹配法等。绝对大气校正是将要发图像的dn值转换为地表反射率或地表辐射亮度。绝对大气校正分为基于物理模型和基于统计模型。其中典型的大气校正方法是基于物理模型中的基于辐射传输模型，基于辖射传输的大气辖射校正模型具有明确的物理意义，能够根据大气参数准确计算大气中分子、气溶胶的吸收和散射特性。因此，该方法相对其他方法而言，是当前精度最高的，也是目前主流的绝对大气校正方法。基于辐射传输模型主要有：lowtran（low resolution transmission）模型、atcor（atmospheric correction）模型、modtran（moderate atmospheric transmission）模型、flassh（fast line-of-sight atmosphericanalysis of hypercubes）模型、6s（thesecond simulation of the satellite signal in the solar spectrum）模型等。在这些大气校正模型中，6s模型很好地模拟了地气系统中太阳辐射传过程，与此同时6s模型还具有很好地开源性，在计算速度方面具有很大的优势，因此被广泛使用。

3. 研究的基本内容与计划

本文的研究内容主要是通过研究不同大气校正模型的原理与方法以及它们之间的差异，为遥感数据的大气校正理论准备，通过遥感影像获取或给定的空间位置（坐标位置或轨道号），从遥感数据库中提取出遥感数据（波段数据、数据格式等）为遥感数据的大气校正做准备；同时基于6S模型的大气辐射校正，利用6S辐射传输模型建立不同观测条件下的大气校正参数查找表，结合研究区域的DEM数据，反演出气溶胶光学厚度和水汽含量，输入辐射传输模型，逐像元计算出地表反射率。经过大气辐射校正的遥感数据质量分析、经过大气辐射纠正后的遥感影像，其质量处理直接影响后期数据使用的精度。因此，采用合理的方法实现对数据质量的评估和分析。

论文进度安排： 第1周：根据论文题目，查找资料； 第2周：完成开提报告及文献综述交教师批阅； 第3-4周：根据前期搜集的资料，整理形成论文的实验方案和工作思路及论文大纲； 第5-9周：依据论文工作方案认真开展各项实验工作； 第10-11周：依据论文大纲完成论文一稿交教师批阅； 第12周：修改论文，完成论文二稿交教师批阅；翻译相关英文资料； 第13-14周：进一步完善论文内容和论文格式，完成论文三稿； 第15-16周：定稿打印，并完成相关论文简介、答辩用PPT演示文稿等。

4. 研究创新点

1.基于6S模型的大气辐射校正，利用6S辐射传输模型建立不同观测条件下的大气校正参数查找表，结合研究区域的DEM数据，反演出气溶胶光学厚度和水汽含量，输入辐射传输模型，逐像元计算出地表反射率。

2.比较6S模型对不同对象的处理效果。