【VBS183】毕业设计_基于6S模式的高光谱遥感数据大气校正方法研究.doc文档免费在线看

水色遥感大气校正标准方法能有效消除清洁大洋水体遥感数据的大气效应，但对近岸混浊水体遥感数据却运行失效。

目前近岸混浊水体遥感数据大多数常见大气校正方法的校正精度都依赖于水体或者气溶胶经验模型，不能够直接用于其它区域。

对此，本文针对珠江口混浊水体高光谱遥感数据提出了种实用大气校正方法。

首先在基础上建立大气校正查找表。

珠江口气溶胶般受到城市气溶胶清洁海域气溶胶和清洁大陆气溶胶的综合影响，可用这三种气溶胶类型按照定体积百分比混合而成。

在观测几何臭氧含量和海面风矢量已知的条件下，可通过二次开发建立水汽气溶胶耦合模型查找表，该查找表输入为波段序号水汽含量清洁海域气溶胶体积百分比清洁大陆气溶胶体积百分比相对湿度和气溶胶光学厚度，输出为大气表观反射率大气程辐射率大气分子吸收透过率大气下行散射透过率大气上行散射透过率和大气球面反照率。

基于以上查找表，本文提出了种联合多个短波红外波段的大气校正优化方法。

该方法引入小生境遗传算法，能同时搜索到几个主要的优化解模糊解。

目前对大气校正优化方法多解问题，大多数科学家直接选择第模糊解全局最优解进行校正，也有科学家对每个模糊解校正值进行平均处理。

本文基于离水辐射率空间连续分布特性，提出中数滤波模糊去除方法，从几个模糊解中选出与滤波窗口内离水辐射率校正值曲线最接近的个模糊解作为真实解。

珠江口数据的大气校正实验表明中数滤波模糊去除方法能够有效去除模糊解，离水辐射率校正值在空间较连续，在精度上优于其它两个方法。

另外，通过与采样点实测值比较发现，本文大气校正方法的校正精度优于韦钧提出的近红外波段比值校正方法，而且校正值比当天校正值更接近于真实值。

因此，本文大气校正方法能有效地对近岸混浊水体高光谱遥感数据进行大气校正，校正精度较高。

关键词大气校正珠江口基于模式的高光谱遥感数据大气校正方法研究摘要第章绪论第节本文研究目的和意义珠江口水色遥感二水色卫星技术发展三本文研究目的和意义第二节水色遥感数据大气校正国内外研究情况清洁大洋水体遥感数据大气校正的研究进展大气校正方法及发展大气校正方法及发展其它大气校正方法二近岸混浊水体遥感数据大气校正的研究进展第三节本文研究内容和创新点本文主要研究内容二本文主要创新点第二章大气海洋光学计算基础第节大气对光辐射的影响大气分子的吸收与散射作用大气分子的吸收作用大气分子的散射作用瑞利散射光学厚度瑞利散射散射矩阵瑞利散射透过率瑞利散射球面反照率二气溶胶的吸收散射作用气溶胶的辐射影响相对湿度对气溶胶的影响气溶胶光学属性计算气溶胶基本粒子第二节海表对光辐射的影响海表反射率总表达式二海面白冠反射率的计算三海面镜面反射率的计算第三节矢量辐射传输方程及其求解基于模式的高光谱遥感数据大气校正方法研究辐射传输概论二偏振光基础知识三矢量辐射传输方程四逐次散射求解法第四节模式理论推导下垫面朗伯体条件下的模式二下垫面非朗伯体条件下的模式第三章珠江口水汽气溶胶耦合模型查找表第节珠江口气溶胶模型珠三角气溶胶概况二珠江口气溶胶混合模型三珠江口气溶胶各组分的光学属性第二节水汽气溶胶耦合模型查找表查找表方法概论二软件修改说明输入文件修改说明输出文件修改说明三水汽气溶胶耦合模型查找表的建立四水汽气溶胶参数对大气顶层表观反射率的定量分析水汽的影响体积百分比的影响相对湿度的影响第四章珠江口遥感数据大气校正方法研究第节水色遥感数据大气校正标准方法归化离水辐射率二大气校正基本原理三单次散射校正法四多次散射校正法五大气漫散射修正六大气校正标准方法的适应性第二节近岸混浊水体遥感数据常见大气校正方法最佳邻近法校正方法二迭代校正方法三光谱匹配和光谱优化校正方法四两个短波红外波段的校正方法五各种混浊水体遥感数据大气校正方法的局限性第三节多个短波红外波段大气校正优化方法研究基本思想二大气校正小生境遗传算法优化算法目标函数大气校正小生境遗传算法小生境遗传算法简介大气校正小生境遗传算法基本运算大气校正小生境遗传算法基本流程利用水汽气溶胶估算值对可见光近红外波段进行大气校正三中数滤波模糊去除方法基本原理基本运算过程第四节大气校正般流程第五章珠江口数据大气校正第节数据产品说明第二节数据参数计算与获取太阳天顶角和太阳方位角的计算二观测天顶角和观测方位角的计算三观测区域环境参数获取第三节数据预处理辐亮度值的计算二大气表观反射率的计算三去除陆地和云层区域四低通滤波去噪处理第四节大气校正结果与分析以较大空间分辨率对数据重新采样二大气校正小生境遗传算法个例分析三大气校正整体效果分析四大气校正精度分析实测数据大气校正优化方法多解处理方法的精度对比本文校正方法与近红外波段比值校正法对比本文方法的校正结果与校正结果的比较结论参考文献符号说明表已发表和待发表的论文致谢声明第章绪论第章绪论第节本文研究目的和意义珠江口水色遥感珠江口是我国具有代表性的河口之，该地区人口密布，经济高度发达，是我国最主要的经济中心之。

由于经济的持续高速发展和城市人口的急剧膨胀，每年把大量的工业废水和生活污水排入珠江，而且每年污染物排放量呈增长趋势，这使得珠江口水域污染严重，水质恶化。

珠江口赤潮不断，赤潮的频度和强度愈来愈大，给生态环境和渔业资源带来严重损失。

水体污染不仅直接威胁到珠江口水域的生态环境，阻碍了珠江三角洲地区经济的可持续发展，而且严重威胁到南海海洋生态环境平衡。

所以，加强对珠江口水质的检测具有较大的必要性和紧迫性。

目前国内外水质监测多以采样分析为主，尽管水质监测仪和搭载方式等方面有所改进，但采样点监测本身仍存在很多固有不足，比如采样点布点有限，只能反映采样点附近的水质情况，不利于研究较大区域范围内的污染物空间分布规律和污染物迁移规律仪器在水域难以固定，般搭载在船只上，这造成不同监测地点的监测时间不同，不利于监测数据同步分析监测仪器精度不，不利于监测数据的数据同化采样点监测方式多采用物理化学或生物手段获取污染物信息，监测分析时间较长，而且监测仪器多是接触式监测，与污染物直接接触会加速仪器损耗，从而加大仪器维护费用。

而卫星海洋遥感技术能够弥补采样点的缺陷，具有速度快视野大费用低等特点，能够快速同步连续获取大面积海域的环境信息，是对大范围海域进行环境监测的有效手段。

卫星水色遥感专门用于获取海洋水色信息。

水色就是水体所呈现的颜色，蕴含着水下叶绿素黄色物质和悬浮物质等物质浓度信息。

在海水无杂质情况下，太阳光透过海面入射到海水里面，与水分子发生瑞利散射，而瑞利散射在蓝色波段散射强度最大，所以纯净海水呈现蓝色。

如果海水中存在叶绿素，由于叶绿素在蓝光和红光附近有吸收峰，而在绿光有反射峰，所以水色会随着叶绿素浓度的增加而变绿杨鹏等，。

黄色物质或是以溶解性有机碳为主要成分分子结构比较复杂的大类物质总称，主要来源于海洋生物就地降解和陆地土壤中基于模式的高光谱遥感数据大气校正方法研究的溶解有机物经河流径流带入海洋，对紫外蓝色波段光辐射具有较强的吸收作用，而且其吸收效应随着光波波长的增加成指数下降，所以其存在能够降低海色的光强，而且海色蓝光部分降低最多，从而使得海水反射光向黄色偏移陈楚群，。

海水中悬浮物质，特别是泥沙颗粒对辐射具有较强的散射作用，从而增加可见光的反射率，其反射峰位于黄红区，而且随着泥沙浓度增高，该泥沙反射峰向红端偏移，光谱形状变平变宽，反映在水色上泥沙的存在会使得海面呈黄红色李四海，。

般而言，海水都含有叶绿素黄色物质和悬浮物等物质，只是各自含量大小和相互依赖关系有所不同。

对于大洋水体，黄色物质悬浮物与叶绿素浓度相关，离水辐射率可以相对简单地以叶绿素浓度作为自由变量而对于近岸水体，黄色物质悬浮物质主要来源江河输入，其浓度与叶绿素相对，从而造成近岸水体的反射光谱错综复杂。

不管是大洋水体或者是近岸水体，水色都蕴含着水体叶绿素黄色物质和悬浮等物质的丰富信息。

通过水色卫星获取水色信息，在理论上是能获取叶绿素黄色物质和泥沙等物质的含量。

二水色卫星技术发展利用水色信息监测水下信息的思想起源于上世纪年代，当时科学家尝试利用陆地卫星上搭载的可见光多光谱扫描仪进行水下信息监测，但由于是专门针对陆地观测而设计的，其信噪比在海洋区域表现得极低，从而较大限制其在水色遥感上的应用。

年，利用机载光谱仪进行水色观测实验，验证了海面反射率曲线随水下叶绿素浓度而变。

年，研制了海色扫描仪，多次进行海空同步实验，为卫星海色监测提供技术支持，。

年月，在卫星上搭载海岸带水色扫描仪。

是全球第个卫星水色传感器，属于论证性传感器，相对陆地应用卫星而言具有较高信噪比，专门用于精确获取海面离水辐射率以评估海水中叶绿素等物质的含量。

设计工作时间为年，但最终却提供了年的影像数据，科学家对这些影像数据的反复使用表明能够有效评估海洋近表面叶绿素浓度和总悬浮物浓度，从实践层次上验证了卫星获第章绪论取叶绿素等海水成分的可行性和巨大发展潜力，。

停止运行后十年，系列经过改进的海色传感器相继出现李丽萍，。

德国于年月日发射卫星，其上搭载组合光电扫描仪发射，。

日本于同年月日发射卫星，其上搭载有海色和温度传感器和地球反射极化和方向仪器。

于年月日发射