大气校正方法简介

太阳光在到达地面目标之前，大气会对其产生吸收和散射作用。同样，来自目标物的反射光和散射光在到达传感器之前也会被吸收和散射。传感器接收的电磁波能量，除了地物本身的辐射以外还有大气引起的散射光，消除这些影响的处理过程称为大气校正。目前，大气校正的方法主要有：

1.利用辐射传输模型进行大气校正

若地面目标的辐射能量为E0，它通过高度为H的大气层后，传感器接收系统所能收集到的电磁波能量为E，则此时这个过程可以看成是一个衰减过程，其辐射传输方程可写成：

E＝E0e-T（0,H）

式中e-T（0，H）称为大气的衰减系数。如果对上式能够给出近似解，则可以求出地面目标的真实辐射能量E0。在可见光和近红外区，大气的影响主要是由气溶胶引起的散射造成的。在热红外区，大气的影响主要是由水蒸气的吸收造成的。为了消除大气的影响，需要测定可见光和近红外区的气溶胶的密度以及热红外区的水蒸气浓度。但是仅从图像中很难正确测定这些数据，因此在利用辐射传输方程时，通常只能得到近似解。

2.利用地面实况数据进行大气校正

在获取地面目标图像的同时，预先在地面设置反射率已知的标志，或事先测出若干地面目标的反射率，对地面实况数据和传感器的输出值进行比较，减去这个差值，消除大气的影响。由于遥感图像获取过程是动态的，在地面特定地区、不同条件和不同时间段内测定的地面目标反射率不同，因此该方法仅适用于包含地面实况同步数据的图像。(www.xing528.com)

3.绝对辐射校正——建立辐射校正场（radiant correction station）

绝对辐射校正法是20世纪80年代美国亚利桑那大学光学中心的P.N.Slater提出的。该方法是以大面积、平坦的、均匀地物为校正源，来实现在轨遥感卫星传感器的辐射校正。美国NASA和亚利桑那大学在美国新墨西哥州的白沙（WSMR）和加利福尼亚州的爱德华空军基地的干湖床（EAFB）建立了辐射校正场，通过星、地同步观测，实现传感器的辐射校正。从1993年起，我国开始建立自己的遥感卫星辐射校正场，分别在甘肃省和青海省建立了敦煌可见光近红外野外观测场和青海湖热红外野外观测场，这样大大提高了我国遥感图像的辐射校正精度。

4.利用辅助数据进行大气校正

在获取地面目标图像的同时，利用搭载在同一平台上测量气溶胶和水蒸气浓度的传感器获取大气中气溶胶和水蒸气的浓度数据，利用这些数据可以进行大气校正。

在LandSat-4/5的MSS数据处理中，我们采用了一种简单的大气散射补偿方法：从全部图像像元亮度值中减去一个辐射偏置量，即（6-1）式中的L3λ的近似值。一般来说，这个辐射偏置量选取图像直方图中最小的亮度值。这种偏置量随不同的影像而有所差异，同一影像的不同波段也很可能具有不同的偏置量，因为影像辐射中的大气散射强度与波长的平方或者四次方成反比。

在SPOT影像的数据处理中，由于瑞利散射（分子散射）在0.89 μm比在可见光的0.5 μm处要低10倍，所以由瑞利散射引起的辐射改正只涉及SPOT HRV的多光谱数据中的第一、第二波段和全色波段，此时分子散射的影响可以得到满意的改正。而米氏散射（悬浮微粒散射）只随波长逐渐变化，因此所有光谱段都受到微粒散射的影响。要想正确改正米氏散射对辐射量的影响，需要知道米氏散射的三个特征：视觉上的微粒密度（与水平可见度有关）、微粒类型和米氏散射的相位函数，因此米氏散射纠正起来难度要大很多。