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Landsat-7 ETM+图像大气校正方法比较研究

作　者: 高箕悦
导　师: 陈春
学　校: 东北师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 大气校正 地物光谱矢量空间 像元交叉辐射 ETM+图像
分类号: P407
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


大气干扰致使卫星遥感图像模糊不清,对于如何构建更加精确的反射率反演模型来恢复地物反射率,进而除去大气干扰,以便获得清晰地物图像的研究已有近40年的历史。期间出现了多种不同的大气校正方法,各种方法有利有弊,且存在自身的适用范围,很少有学者专门针对Landsat-7 ETM+图像设计出高效的方法进行大气影响的校正和评价。由于可见光波段到近红外波段在卫星遥感图像中占的比重很大,同时又是大气干扰大、图像最模糊的波段,还是真彩色成像波段,应用需求急切。故急需探究一种新的ETM+图像大气影响校正方法,来更加精确的反演地表反射率,以提高ETM+图像的质量和应用价值。本文在学习国内外同行优秀成果基础上,经对比分析,找到当前精度较好的模型——光谱矢量分析模型,进行可见光到近红外波段卫星遥感图像大气影响校正。在实验中改进了像元间交叉辐射项的点扩散函数数值求解算法,构建了地物光谱矢量连续分布空间,采用离散算法实现图像大气校正,在同行优秀成果基础上进一步提高了结果图像精度及清晰度。本文基本结构框架:全文共分为六章。第一章,概述了研究背景与意义,简要总结了国内外的研究现状,阐述了本文所做的研究内容及特色所在;第二章,介绍了大气对电磁波辐射的作用机理、类型及计算方法;第三章,从算法原理角度分析各种遥感图像大气影响校正模型,并选取优秀模型进行比较分析,发现光谱矢量空间模型在精度验证上有明显优势;第四章,简介地物光谱矢量空间大气校正方法并分析算法原理,阐述改进的理论基础及其求解方法;第五章,秉承前四章所介绍的内容,以Landsat7 ETM+图像作为实验数据,将实验结果与ATCOR2模型的结果进行对比研究,发现本方法在达到原光谱矢量分析模型校正精度的基础上,速度得到进一步优化,执行时间减小到原来的十分之一。同时,设计了地物光谱矢量空间的储存结构,实现了高效索引算法;第六章,对本文进行的实验进行了简要的总结,提出存在的问题并展望未来。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-13
  1.1 选题背景与研究意义  9-10
    1.1.1 选题背景  9
    1.1.2 研究意义  9-10
  1.2 国内外发展概述  10
  1.3 研究内容及特色  10-13
    1.3.1 研究内容  10-11
    1.3.2 特色  11-12
    1.3.3 技术路线  12-13
第二章 大气对电磁辐射传输的影响  13-19
  2.1 大气概况  13-15
    2.1.1 大气的组成  13-14
    2.1.2 大气气溶胶  14-15
  2.2 大气对电磁辐射的吸收作用  15-16
    2.2.1 大气分子对电磁辐射的吸收  15-16
    2.2.2 大气气溶胶对电磁辐射的吸收  16
  2.3 大气对电磁辐射的散射作用  16-19
    2.3.1 散射的物理过程  16-17
    2.3.2 分子散射  17
    2.3.3 粗粒散射  17-18
    2.3.4 多次散射  18-19
第三章 遥感图像大气校正模型比较分析  19-26
  3.1 光在大气中辐射传输机理模型  19-20
    3.1.1 FLAASH程序  19
    3.1.2 5S与 6S程序  19-20
    3.1.3 待研究的问题  20
  3.2 机理模型中参数的计算与数值求解  20-22
    3.2.1 DISORT 程序  20-21
    3.2.2 MODTRAN程序  21
    3.2.3 FASCOD 3P与PcLnWin程序  21
    3.2.4 待研究的问题  21-22
  3.3 其他模型  22-23
    3.3.1 经验模型  22
    3.3.2 统计分析模型  22
    3.3.3 滤波模型  22-23
    3.3.4 主成分分析模型  23
    3.3.5 光谱矢量分析模型  23
  3.4 大气校正模型效果比较  23-26
第四章 光谱矢量分析模型原理及其改进  26-33
  4.1 光谱矢量  26-29
    4.1.1 规范光谱矢量  26-29
    4.1.2 归一光谱矢量  29
  4.2 光谱矢量分析模型研究  29-30
  4.3 光谱矢量分析方法  30-33
    4.3.1 规范光谱矢量分析方法  30-32
    4.3.2 归一光谱矢量分析方法  32-33
第五章 光谱矢量分析模型大气影响校正实验  33-41
  5.1 实验数据  33
  5.2 图像定标  33-34
  5.3 校正像元间交叉辐射  34-36
    5.3.1 粗略求解大气参数A和ρ_(r+ a)  35
    5.3.2 计算F函数表,精确求解ρ_(r+ a)  35-36
  5.4 大气校正实验过程  36-38
    5.4.1 综合校正全图像大气影响  36-37
    5.4.2 校正(1,2,3,4)波段全图像大气影响  37
    5.4.3 校正(5,7)波段全图像大气影响  37-38
  5.5 结果分析  38-41
    5.5.1 图像效果比较  38-39
    5.5.2 图像校正精度评价  39-41
第六章 结论和展望  41-43
参考文献  43-46
后记  46

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 一般理论与方法 > 大气遥感
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