大气辐射校正方法分析

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收稿日期：2009-06-22

项目来源：中国矿业大学科学研究基金资助项目（2007B011）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（[1**********]）。

3结语参考论文

[1][2]

刘文丽.我国城市公共交通发展中存在的突出问题及对策

[J].山西农业大学学报,2008,7(3):264-266

刘岳峰,张鑫,孙华波.公交出行完整路线计算方法研究[C].中国交通地理信息系统(GIS-T)技术研讨会会议论文集,2007,33(4):375-378[3][4][5]

张林峰,范炳全,吕智林.公交网络换乘矩阵的分析与算法[J].系统工程,2003,21(6):92-96MapEasy.

开源MapEasy项目指南[EB/OL].http://map-easy.sourceforge.net/,2008-7-7

Microsoft.IntroductiontoVectorMarkupLanguage[EB/OL].http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb250524.aspx,2008-8-10

第一作者简介:侯峰，硕士研究生。主要研究方向为网络GIS、GIS

二次开发。

总结本系统的设计与开发有以下特色：①采用预生成的WebGIS技术实现地图浏览，界面友好，操作简便；②设计双层公交网络模型和高效的换乘算法，极大地提高了换乘查询的分析速度；③基于Ajax技术完成浏览器与服务器的交互，避免了不必要的数据传输，提升了系统的性能。

基于WebGIS的公交查询系统，扩大了公共信息共享的服务范围，提高了公交服务的水平，推动了城市的信息化建设。随着政府对公共交通事业的不断重视和投入，基于WebGIS的公交查询信息系统将有着更广阔的运用和发展前景。

114

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将地面测定的结果与卫星图像对应像元的亮度值进行回归分析，其回归方程为：L=a+b*R

式中L——卫星观测值；a——常数；b——回归系数。

设b*R=a为地面实测值，该值未受大气影响，则La，则大气校正公式为：LG=L

物灰度值转换为地物反辐射亮度或反射率。辐射传输模型考虑光子与大气相互作用机理，有很高的反演精度，但它要求在传感器获取数据的同时，测量一系列

的大气环境参数，如大气光学厚度、温度、气压、湿度、大气分布状况等，这非常耗时且价格昂贵，而且实现起来也存在困难。相对辐射校正可以避开大气精

校正。一般情况下，相对辐射校正通过选择一个参考影像，将同一地区的其他不同时相影像和参考影像进行灰度匹配校正，影像间同一地物相同的灰度值代表

其相同的反射辐亮度或反射率，从而减小传感器、大气条件和太阳辐射的影响。

本文利用

CBERS-02星未经辐射校正的数据，以徐州地区为例，详细论述遥感图像大气辐射校正的原因、目的和方法。

1大气辐射校正的原因及目的

进入大气的太阳辐射会发生反射、折射、吸收、

散射和投射，其中对传感器接受影响较大的是吸收和散射。由于大气的存在，太阳辐射经过大气的吸收和散射，透过率小于1，从而减弱了原信号的强度，该辐射经地面反射到传感器时又要经历一次衰减。同时，大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入到传感器，这两部分辐射又增强了信号，但却不是有用的。

大气辐射的影响降低了图像的对比度，传感器接收到的地物信息不能真实地反映地表，遥感影像与其所反映的地表真实景像之间产生了辐射误差和几何误差，引起影像失真。大气辐射校正的目的就是要消除大气对遥感影像的影响，消除成像时大气辐射能量的吸收、散射、反射等影响。

2

大气辐射校正的方法

2.1

利用辐射传输方程求解

利用辐射传输方程求解目前广泛采用的球谐函数

法、间断坐标法、高斯赛德迭代法等，通常都对方程施以富氏变换以得到一组与天顶角余弦有关但与方位角无关的方程。此方法要获取成像时当地大气的气溶胶和水蒸气浓度系数，这些数据的获取是非常困难的。2.2

基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正在遥感成像的同时，同步获取成像目标的反射率，或通过预先设置已知反射率的目标，把地面实况数据与传感器的输出数据进行比较，来消除大气的影响。这里假设地面目标发射率与传感器所获得的信号之间属于线性关系。

,

,,

,

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式中c——拟合的直线在Lb轴的截距；k——拟合直线的斜率，如图5。

图5单影像大气校正回归分析示意图

；

式中La，Lb分别为所选黑区的像元均值。c是波段a中的亮度值为0时，在波段b中所具有的亮度值。可认为c就是波段b的程辐射值。然后将波段b中的所有像元值都减去这个截距值c，来去掉波段b中的程辐射值。

1162.3.3

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Feb.,

2010

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8,

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1

元亮度值变化，使不同时相的像元亮度值变化与地表条件的实际变化相联系。归一化处理使得从基准影像中得到的像元分类可用于其他的归一化影像上。

多时相影像归一化分析法

多时相影响归一化首先要选取基准影像

（设为

b

）

，

然后对不同时相的所有其他影像的光谱特征进行转换，

使它们具有与基准影像基本相同的辐射量级。多时相

影像归一化分析方法的一个重要步骤是选取伪不变特

征（

Pseudo-Invariant

Features

，

PIFs

）

，也称为辐射地面

控制点。伪不变特征具有如下特点：尽管某些变化是

不可避免的，伪不变特征的光谱特性应该随时间变化

很小，如深海水体、裸土。大屋顶或其他同质地物都

是不错的选择；在一景影像中，伪不变特征与其他地

方的高程应该大致相同，山顶伪不变特征在估计近海

面大气条件中的作用不大，因为大气中的多数气溶胶

都出现在低于

1

000

m

的大气中；

伪不变特征包含的植

被应尽可能少，由于环境胁迫和气候周期的影响，植

被光谱反射率会随时间变化；伪不变特征应该选在相

对平坦的区域，使太阳高度角的逐日变化与所有归一

化目标的太阳光直射光束之间具有增加或减小比例。

利用基准影像与其他时相影像的

PIFs

光谱特性之间的联系进行回归分析。该方法是假定时相b-1或b+1的影像像元与基准影像b相同位置上的像元是线性相关的。这意味着，采样像元的光谱反射特性在这一段时间内没有发生变化，所以多时相影像回归分析的关键是选取伪不变特征。

地面覆盖的遥感分类能力依赖于遥感亮度值（BV）和实际地表条件的稳定联系。然而，太阳高度角、日地距离、各种不同传感器系统的探测器定标差异、大气条件和太阳-目标-传感器的几何关系等因素会影响像元亮度值。影像归一化减少了由非地表因素引起的像

3结语

本文对三种大气辐射校正方法进行了论述分析，并以徐州地区CBERS-02星遥感影像为依托对基于光谱特性的大气辐射校正方法进行了深入研究。随着定量遥感技术迅速发展，特别是利用多传感器、多时相遥感数据进行土地利用和土地覆盖变化监测、全球资源环境分析、气候变化监测等的需要，遥感图像辐射校正方法的研究越来越受到重视，并将得到进一步的发展。

参考文献

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张友水，冯学智，周成虎.多时相TM影像相对辐射校正研究

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第一作者简介：朱绍攀，学生，研究方向为GIS和RS。

下期论文导读

葛慧斌魏峰远

陈兴峰等：机载POS的航空影像自动校正的研究与实现

基于精密POS(PositioningOrientationSystem)系统的航空摄影技术能够以最快的效率将航空影像制作成数字正射影像图，而省去了繁琐的布控制点的过程。针对每次航空摄影有大批量的影像需要进行几何校正处理，分析了正射纠正算法的全过程，提出利用索引矩阵来进行图像整体运算，利用航空相机的内方位元素和POS系统所提供的外方位元素，用IDL编程开发了航空影像的全自动批处理正射校正的软件，并对其处理结果与ERDAS9.1的LPS所做出来的正射影像图进行比较。