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ENVI/IDL笔记(4)基于6S模型的TM数据地表反照率反演方法

小煤球云丹 测绘地信 2019-06-30

近日后台收到一条留言,求取地表反照率的方法。我能怎么办,我也很慌啊,表示没接触过这个东西,不过好奇心的驱使下查阅相关资料后总结了一下,下面分享给大家。

 


全球变化下地标反照率(图片来自网络)


地表反照率

地表反照率(surface albedo)是地球表面总的反射辐射通量与入射辐射通量之比,表征地球表面对太阳辐射的反射能力。地表反照率影响着区域气候、制约着地表和大气之间的辐射交换,是遥感反演陆地参数中的首要参数。

基于6S模型估算地表反照率

目前利用TM数据获取地表反照率的方法,主要有经验回归模型和辐射传输模型。经验回归模型比较简单,但是需要大量的同步实地光谱测量数据,对地形及遥感器性能要求高。而辐射传输模型能够合理处理大气散射和气体吸收,并产生连续光谱,可避免光谱反演中产生较大的定标误差,其中6S模型是目前国际上发展比较完善的大气辐射校正模型之一。

基于6S模型得到对应于TM1-5和7波段的地标反射率,并利用不同波段地标反射率的组合获得宽波段地表反照率。

1

地形校正

地形校正目的在于剔除由于地形起伏使相同的地物在影像上呈现出不同的亮度值。本文利用二次归一化模型处理去除地形阴影的影响:

2

大气校正

辐射定标

行星反照率可用表观反射率表示,即大气顶部光谱反射率:

卫星接收的大气顶部光谱反射率包涵地面反射光谱信息和大气辐射传输效应引起的地面反射辐照度的信息,因此需要大气校正来剔除误差,校正后的反射率(即但波段地表反照率):

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光谱校正

基于辐射传输模型进行光谱校正,可根据辐射通量得出不同波段的权,从而计算出宽波段的地表反照率。对于Landsat-5 TM,地表反照率可以表达为:

4

TM 总波段反照率

对于TM数据除热红外第6波段外的总波段反照率为:

5

RGB波段反照率

TM数据的1、2、3波段分别为可见波段的RGB波段,可用于监测地物的反射辐强度:

6

3、4波段反照率

3、4波段分别为红光波段和近红外波段,共同指示植被的覆盖度,因此可用于监测绿色植被:

7

5、7波段反照率

5、7波段为短波红外波段,是水的两个强吸收带,可用于监测湿度:



总结

利用6S模型模拟得到不同波段的权,从而得到宽波段的地表反照率,这种基于辐射模拟的反照率反演方法比较简单,便于推广。但是由于6S采用标准大气来代替当地的大气条件,存在一定的误差。

不同的地物地表反照率对不同波段的敏感性不同,亮度、绿度、湿度具有明确的物理意义,根据物理意义的不同选取不同的波段来反演地表反照率具有一定的合理性。



参考文献


➤王继燕.2011.基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究.遥感应用
➤王继燕.2010.利用TM影像分析天山北坡三江河流域地表反照率的时空变化
➤王介民.2004.关于地表反照率遥感反演的几个问题.遥感技术与应用
➤毋杰.2017.中高分辨率地表反照率反演算法.天津师范大学学报(自然科学版)




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