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原文传递基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法、系统及定标方法

专利名称：	基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法、系统及定标方法
摘要：	本发明涉及基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法、系统及定标方法，通过选取有效定标场地影像，得到对应的图像表观反射率及相关角度信息，进一步利用核驱动模型，得到表观反射率校正系数，从而建立表观反射率模型，用于获取表观反射率，在此基础上实现不同传感器卫星影像对的交叉定标，本发明方法可适用于多光谱卫星的在轨定标，尤其是大角度影像对之间的交叉定标，该方法具有定标精度高，可用于历史数据再定标等优点，本发明不用开展星地同步实验，取消了场地必须具有朗伯性的假设，不仅可用于小角度影像的交叉定标，而且可用于大角度下影像对的交叉定标，极大提高了定标的频率和精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国资源卫星应用中心
发明人：	刘李;高海亮;程天海;闵祥军;潘志强;张学文
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201811573615.8
公开号：	CN109883957A
代理机构：	中国航天科技专利中心
代理人：	范晓毅
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100094 北京市海淀区永丰产业基地丰贤东路5号
主权项：	1.基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：包括：获取定标场地时间序列MODIS卫星影像；根据定标场地位置，从所述MODIS卫星影像中提取定标场地上空对应的图像灰度值、图像定标系数和图像观测几何信息；根据所述图像定标系数，得到定标场地时间序列表观辐亮度、表观反射率和表观亮温；根据所述表观亮温得到包络线亮温，建立包络线亮温曲线，选取包络线亮温曲线中，包络线亮温和图像亮温的差值小于10K的图像；计算MODIS可见近红外区间第1波段的场地图像灰度值的变异系数，选取变异系数大于4％的图像；将同时满足包络线亮温和图像亮温的差值小于10K、变异系数大于4％的图像作为有效定标场地影像，得到所述有效定标场地影像对应的图像表观反射率和角度信息；根据所述有效定标场地影像对应的图像表观反射率以及角度信息，利用核驱动模型，得到表观反射率校正系数；将所述表观反射率校正系数代入所述核驱动模型，建立表观反射率模型，用于获取表观反射率。 2.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：所述定标场地的要求为：(1)场地面积不小于5公里×5公里；(2)定标场地均匀平坦、无植被覆盖；(3)场地晴天数多；(4)场地位于干旱区；获取定标场地1年以上的时间序列MOD02 1KM卫星影像。 3.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的定标场地表观反射率模型构建方法，其特征在于：所述图像灰度值包括MODIS可见近红外区间的波段1-7，和热红外波段31，32；所述图像定标系数包括各通道反射率定标系数和辐亮度定标系数；所述图像观测几何信息包括场地位置对应的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角和观测方位角。 4.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：所述表观辐亮度计算公式如下：其中，Li为MODIS第i波段表观辐亮度，和分别为MODIS第i波段的表观辐亮度定标系数的增益和截距；所述表观反射率计算公式如下：其中，ρi为MODIS第i波段表观反射率，和分别为MODIS第i波段的表观反射率定标系数的增益和截距，θs为对应的太阳天顶角；DN为遥感图像的计数值；所述表观亮温计算公式如下：其中，T为表观亮温，h为普朗克常数，K为玻尔兹曼常数，c为光速，λ为波长，L为表观辐亮度。 5.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：所述计算MODIS可见近红外区间第1波段的场地图像灰度值的变异系数，即计算场地图像灰度值标准差与均值的比值；所述角度信息包括观测天顶角、观测方位角、太阳天顶角和太阳方位角。 6.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：所述核驱动模型表示如下：其中，为二向表观反射率；kgeo为几何光学核，kvol为体散射核；θs为太阳天顶角；θv为观测天顶角；为相对方位角，即太阳方位角与观测方位角的相对差值；fiso，fgeo，fvol为校正系数，分别表示各向均匀散射、几何光学散射、体散射所占比例。 7.根据权利要求1所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建方法，其特征在于：根据获取的所述表观反射率，计算场地模型的反演精度，即得到所有晴天图像的平均绝对偏差和平均相对偏差，具体如下：平均绝对偏差的计算公式为：平均相对偏差的计算公式为：其中：εave为平均绝对偏差、εrel为平均相对偏差、为根据建立的表观反射率模型获取的MODIS第i波段表观反射率；ρi为MODIS第i波段表观反射率。 8.基于MODIS影像的表观反射率模型构建系统，其特征在于：包括图像信息提取模块、表观参数获取模块、有效影像筛选模块、校正系数计算模块和表观反射率模型建立模块，其中：图像信息提取模块：获取定标场地时间序列MODIS卫星影像，根据定标场地位置，从所述MODIS卫星影像中提取定标场地上空对应的图像灰度值、图像定标系数和图像观测几何信息，并发送给表观参数获取模块；表观参数获取模块：根据所述图像定标系数，得到定标场地时间序列表观辐亮度、表观反射率和表观亮温，并发送给有效影像筛选模块；有效影像筛选模块：根据所述表观亮温得到包络线亮温，建立包络线亮温曲线，选取包络线亮温曲线中，包络线亮温和图像亮温的差值小于10K的图像；计算MODIS可见近红外区间第1波段的场地图像灰度值的变异系数，选取变异系数大于4％的图像；选取同时满足包络线亮温和图像亮温的差值小于10K、变异系数大于4％的图像作为有效定标场地影像，得到所述有效定标场地影像对应的图像表观反射率和角度信息，并发送给校正系数计算模块；校正系数计算模块：根据所述有效定标场地影像对应的图像表观反射率以及角度信息，利用核驱动模型，得到表观反射率校正系数，并发送给表观反射率模型建立模块；表观反射率模型建立模块：将所述表观反射率校正系数代入所述核驱动模型，建立表观反射率模型，用于获取表观反射率。 9.根据权利要求8所述的基于MODIS影像的表观反射率模型构建系统，其特征在于：还包括反演精度计算模块，所述反演精度计算模块接收表观反射率模型建立模块发送的表观反射率，根据所述表观反射率，计算场地模型的反演精度，即得到所有晴天图像的平均绝对偏差和平均相对偏差，具体如下：平均绝对偏差的计算公式为：平均相对偏差的计算公式为：其中：εave为平均绝对偏差、εrel为平均相对偏差、为根据建立的表观反射率模型获取的MODIS第i波段表观反射率；ρi为MODIS第i波段表观反射率。 10.一种基于MODIS影像的定标方法，其特征在于：采用权利要求1～7之一所述的表观反射率模型构建方法获取表观反射率，根据所述表观反射率和图像计数值，得到卫星传感器的辐射定标系数，完成定标。 11.一种基于MODIS影像的定标系统，其特征在于：包括权利要求8～9所述的表观反射率模型构建系统和辐射定标系数获取模块，其中所述表观反射率模型构建系统用于获取表观反射率，所述辐射定标系数获取模块用于根据所述表观反射率和图像计数值，得到卫星传感器的辐射定标系数，完成定标。
所属类别：	发明专利