本發(fā)明提供了一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，屬于遙感科學(xué)。

背景技術(shù)：

1、復(fù)雜水面和高空傳感器之間存在著大氣的干擾，水的反射率取決于光與物質(zhì)之間的相互作用，大部分的輻射量來(lái)自大氣散射，主要包括瑞利散射、氣溶膠散射以及水面泡沫反射。水體相較于陸地上的植被、土壤、建筑物而言，屬于低反射地物，在大氣成分的影響下，衛(wèi)星傳感器在大氣頂層接收到的水體信號(hào)一般只有8%-10%。因此，需要計(jì)算大氣吸收和散射作用，從傳感器接收到的總輻射值中有效的去除大氣干擾，對(duì)水體進(jìn)行大氣校正，是水色遙感的基礎(chǔ)性工作。

2、傳統(tǒng)的水體大氣校正技術(shù)以清潔水體作為暗像元，通過(guò)假設(shè)水體在紅外波段的離水輻射為0，則其紅外波段的信號(hào)全部為大氣散射貢獻(xiàn)，以此推算其他波段的氣溶膠散射實(shí)現(xiàn)大氣校正。但這種方法比較粗糙，對(duì)于較為渾濁的二類(lèi)水體來(lái)說(shuō)，紅外波段的反射率往往不為0，因此在運(yùn)用此方法進(jìn)行水體校正時(shí)，反射率經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)值，即過(guò)校正的情況。針對(duì)這種情況，一些方法對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，例如使用附近清潔水體反演aod、假設(shè)短波紅外波段反射率為0或紅外波段比值具有空間均勻性，但這些方法都具有一定的局限性。

3、另一類(lèi)方法以輻射傳輸模型來(lái)模擬大氣的吸收和散射的過(guò)程。主要包括6s模型、modtran模型等，但是輻射傳輸模型法通常需要輸入大量的同步實(shí)測(cè)參數(shù)，如：氣溶膠類(lèi)型、能見(jiàn)度等，而這些參數(shù)往往難以獲取，且傳統(tǒng)的輻射傳輸模型難以從光譜信息中分離大氣和水體的信息；因此，一些學(xué)者使用深度學(xué)習(xí)模型，構(gòu)建大氣頂部toa輻射和水體反射率之間的非線性關(guān)系，以模擬大氣校正的過(guò)程。這類(lèi)方法在水體大氣校正應(yīng)用中還具有很大的潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、目前對(duì)于內(nèi)陸水體的大氣校正方法不夠成熟，大多數(shù)方法都有較強(qiáng)的局限性，對(duì)不同水質(zhì)適應(yīng)性較弱。因此，本發(fā)明提出了一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，減少了高分辨率衛(wèi)星影像在內(nèi)陸水體反射率反演中的一些不確定因素，該方法不依賴于傳統(tǒng)方法的假設(shè)，具有很好的普適性，適用于對(duì)高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行內(nèi)陸水體大氣校正。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，包括以下步驟：

3、a、構(gòu)建數(shù)據(jù)集：將高分辨率原始衛(wèi)星影像進(jìn)行預(yù)處理，然后對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行校正，將校正后的影像與landsat反射率產(chǎn)品的影像進(jìn)行時(shí)空融合，得到高時(shí)空分辨率的中間影像；

4、對(duì)landsat反射率產(chǎn)品的影像進(jìn)行重采樣，得到與高時(shí)空分辨率的中間影像相同分辨率的影像；

5、b、訓(xùn)練模型：將高時(shí)空分辨率的中間影像和輔助數(shù)據(jù)作為輸入，重采樣后的landsat反射率產(chǎn)品的影像作為輸出進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的模擬訓(xùn)練；

6、c、大氣校正：將經(jīng)過(guò)預(yù)處理和校正后的高時(shí)空分辨率衛(wèi)星影像和輔助數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行水體大氣校正，輸出水體反射率。

7、進(jìn)一步地，步驟a中的預(yù)處理包括影像融合、輻射標(biāo)定和幾何校正。

8、更進(jìn)一步地，步驟a中對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行校正具體包括瑞利校正和氣體透射率校正。

9、進(jìn)一步地，步驟b和c中的輔助數(shù)據(jù)包括影像的幾何信息、氣溶膠光學(xué)厚度、風(fēng)速、葉綠素濃度和懸浮顆粒物濃度。

10、進(jìn)一步地，步驟a中通過(guò)融合不同時(shí)間點(diǎn)和空間位置的校正后的影像與landsat反射率產(chǎn)品的影像得到數(shù)據(jù)集，獲得更高時(shí)序分辨率和更全面的數(shù)據(jù)集。

11、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具備的有益效果為：

12、1、深度學(xué)習(xí)模型具有強(qiáng)大的特征學(xué)習(xí)和表示能力，能夠自動(dòng)從原始數(shù)據(jù)中提取出有用的特征，并學(xué)習(xí)這些特征之間的關(guān)系。通過(guò)訓(xùn)練模型來(lái)識(shí)別水體反射率信號(hào)中的關(guān)鍵影響因子，并建立起它們之間的數(shù)學(xué)模型。使用深度學(xué)習(xí)的方法挖掘水體反射率信號(hào)影響因子關(guān)系，獲取穩(wěn)定的大氣校正結(jié)果。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，使用多種輔助數(shù)據(jù)作為輸入，為深度學(xué)習(xí)模型提供了豐富的信息和上下文，從而使其能夠更準(zhǔn)確地捕捉和建模各影響因子之間的關(guān)系。利用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)這些多源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

13、2、通過(guò)融合不同時(shí)間點(diǎn)和空間位置的數(shù)據(jù)影像集，可以獲得更高時(shí)序分辨率和更全面的數(shù)據(jù)集。這使得深度學(xué)習(xí)模型能夠更充分地利用數(shù)據(jù)中的時(shí)間變化信息和空間分布特征，從而提高大氣校正的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

14、3、在進(jìn)行大氣校正之前，需要進(jìn)行瑞利校正和氣體透射率校正，以消除大氣散射和吸收對(duì)水體反射率信號(hào)的影響。這些步驟能夠優(yōu)先去除較為穩(wěn)定的大氣影像因素，減少深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練過(guò)程中的不確定性。

技術(shù)特征：

1.一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，其特征在于：步驟a中的預(yù)處理包括影像融合、輻射標(biāo)定和幾何校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，其特征在于：步驟a中對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行校正具體包括瑞利校正和氣體透射率校正。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，其特征在于：步驟b和c中的輔助數(shù)據(jù)包括影像的幾何信息、氣溶膠光學(xué)厚度、風(fēng)速、葉綠素濃度和懸浮顆粒物濃度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，其特征在于：步驟a中通過(guò)融合不同時(shí)間點(diǎn)和空間位置的校正后的影像與landsat反射率產(chǎn)品的影像得到數(shù)據(jù)集，獲得更高時(shí)序分辨率和更全面的數(shù)據(jù)集。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于高分辨率衛(wèi)星影像的內(nèi)陸水體大氣校正方法，屬于遙感科學(xué)領(lǐng)域；解決了目前對(duì)于內(nèi)陸水體的大氣校正方法不夠成熟，對(duì)不同水質(zhì)適應(yīng)性較弱的問(wèn)題；包括以下步驟：將高分辨率原始衛(wèi)星影像進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)預(yù)處理后的影像進(jìn)行校正，將校正后的影像與Landsat反射率產(chǎn)品的影像進(jìn)行時(shí)空融合；對(duì)Landsat反射率產(chǎn)品的影像進(jìn)行重采樣，得到與融合后影像相同分辨率的影像；將融合影像和幾何信息、氣溶膠光學(xué)厚度等輔助數(shù)據(jù)作為輸入，重采樣后的Landsat反射率產(chǎn)品的影像作為輸出進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練；將經(jīng)過(guò)預(yù)處理和校正后的高時(shí)空分辨率衛(wèi)星影像和幾何信息、氣溶膠光學(xué)厚度等輔助數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行水體大氣校正。

技術(shù)研發(fā)人員：李大成,趙航,趙尚民,徐兆鵬,曾健,蘇巧梅,趙文睿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6