摘 要：圖像輸出的正確性與否依靠對(duì)后期的處理有至關(guān)重要的作用，而大氣校正模塊中參數(shù)的正確性是對(duì)本文的數(shù)據(jù)的處理起著重要的作用，在本文中氣溶膠模式、能見度、大氣模式和水汽相關(guān)的參數(shù)都有著重要的作用。本文利用FLAASH模塊進(jìn)行大氣校正能很好的提高圖像的質(zhì)量，大氣校正模型輸入?yún)?shù)的評(píng)價(jià)是一個(gè)重要的工作，也有重要的意義。

關(guān)鍵詞：FLAASH大氣校正 高光譜遙感 高光譜影像

中圖分類號(hào)：TP75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0006-02

EO-1是NASA新千年計(jì)劃（NMP）的第一顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，是為了接替美國(guó)陸地衛(wèi)星7而研制的新型地球觀測(cè)衛(wèi)星，它的發(fā)射是對(duì)衛(wèi)星本身和新的遙感器技術(shù)進(jìn)行論證。EO-1（對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星）是在2000年11月21日發(fā)射成功。對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星上搭載了3種傳感器，即：

（1）Hyperion。（2）ALI。（3）AC。

波段：共有242個(gè)波段，光譜覆蓋范圍400～2500 nm，光譜精度達(dá)到10 nm。

地面分辨率：30 m

幅寬為：7.7 km

數(shù)據(jù)級(jí)別：L1R & L1Gst

本文采用的數(shù)據(jù)是LIG數(shù)據(jù)，是大氣校正模型的原理的基礎(chǔ)上來(lái)驗(yàn)證大氣校正模型輸入?yún)?shù)的正確性與否進(jìn)行驗(yàn)證，為hyperion數(shù)據(jù)的校正獲得經(jīng)驗(yàn)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)所采用數(shù)據(jù)來(lái)源于西藏山南地區(qū)，成像時(shí)間為2002年3月22日，過(guò)境時(shí)間為5點(diǎn)13分，覆蓋范圍為E 90.46度～91.78度，N 28.22度～29.08度。（圖1）

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)的前期已經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)了：回波校正、背景去除、壞線修復(fù)等一系列的工作，這些工作做完以后本不應(yīng)該再有壞像元，但壞的像元依然存在，所以在進(jìn)行大氣校正以前還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理[1]，在這里需要處理的步驟為：（1）未定標(biāo)及水汽影響嚴(yán)重波段的剔除。（2）絕對(duì)輻射值的轉(zhuǎn)換。（3）壞線的修復(fù)。（4）垂直條紋的去除。（5）圖像的各發(fā)射腔近場(chǎng)非線性效應(yīng)。

3 FLAASH大氣校正模塊簡(jiǎn)述

FLAASH（Fast line—of-sight atmospheric analysis of spectral hypercubes）是Spectral science Inc.（SSI）、U.S.Air force research laboratory（AFRL）和Spectral infor—mation technology application center（SITAC）合作開發(fā)的大氣訂正軟件。MODTRAN4是FLAASH大氣校正的核心代碼，Hyperspectral和multispectral image的真實(shí)地表反射率、Radiation rate和地表的真實(shí)溫度等可以同大氣校正來(lái)獲得。400～2500 nm的波譜范圍遙感圖像都可以在ENVI中的FLAASH模塊中進(jìn)行大氣校正。

4 FLAASH大氣校正原理

太陽(yáng)光的照射和大氣對(duì)地面物體反射光的影響都對(duì)圖像有著很大的影響所以需要在影像成像過(guò)程中去除，這樣才能復(fù)原影像的真是地表反射率。由于不能單獨(dú)考慮大氣下層的情況，大氣下層的情況的復(fù)雜性很大程度上對(duì)圖像的處理有著很重要的作用，所以必須對(duì)大氣下層的復(fù)雜性進(jìn)行準(zhǔn)確的假設(shè)和估算。MODTRAN是FLAASH采用的輻射傳輸模型，太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)和近似標(biāo)準(zhǔn)的朗伯體平面是該算法[2～4]的核心部分。其表達(dá)式為：

（1）

式中，L圖像單位像元內(nèi)由單個(gè)傳感器接受到的輻射總值，A和B是依靠于地球的空氣包層和幾何條件所決定的系數(shù)，是圖像影像單元地表反射率，單位影像像元和周圍單位影像像元的平均反射率，S是半球反照率（大氣下層），是大氣的路徑輻射。公式（1）中的前面一項(xiàng)是由傳感器直接接收的地物反射的輻射能；第二項(xiàng)是對(duì)應(yīng)為地物向上反射經(jīng)大氣散射后進(jìn)入傳感器的部分；而第三項(xiàng)是指大氣的路徑反射。和的差別是由于大氣的散射引發(fā)的proximity effect，如果=，則表示忽視了proximity effect的影響。MODTRAN可以計(jì)算（1）式中的每項(xiàng)參數(shù)。

5 FLAASH輸入?yún)?shù)對(duì)大氣校正結(jié)果影響

為了使校正結(jié)果更加精確需要找到影響衛(wèi)星成像時(shí)的所有能找到的因素，其中包括：衛(wèi)星成像參數(shù)、目標(biāo)地物參數(shù)、氣溶膠參數(shù)等。衛(wèi)星成像的時(shí)間等參數(shù)可以通過(guò)影像自帶的頭文件而獲得，但是其它的一些參數(shù)如：溶膠的參數(shù)、水汽含量、目標(biāo)地物的幾何參數(shù)是無(wú)法準(zhǔn)確獲得，這些參數(shù)的是需要我們?nèi)?zhǔn)確分析和考慮的并在校正中進(jìn)行準(zhǔn)確的假設(shè)和估算，這樣的結(jié)果才會(huì)更接近于真實(shí)圖像的值。

5.1 不同大氣模式下的對(duì)比試驗(yàn)

在FLAASH大氣校正模式中，大氣被分為了6種：tropical、sub-arctic winter、mid-latitude winter、us standard、sub-arctic summer、mid-latitude summer。根據(jù)操作說(shuō)明，因?yàn)榧竟?jié)的不同對(duì)大氣校正有不同的影響需要選擇不同的大氣模式，在這里分別對(duì)其中4種模式（熱帶、亞極地冬季、中緯度冬季、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）下與標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行對(duì)比。這里用Matlab對(duì)大氣校正后的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，分別比較了在tropical、mid-latitude winter、us.standard、sub-arctic winter四種大氣模型下的對(duì)比作為對(duì)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的一個(gè)手段。在這里選用Matlab作為大氣校正后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的一個(gè)工具，在Matlab中選擇了均方差。均方差可以對(duì)兩幅圖像進(jìn)行相似度對(duì)比，均方差公式為：

（2）

（表1）在四種不同的模式下進(jìn)行大氣校正后的結(jié)果并用MATLAB進(jìn)行分析得出：不同的模式下進(jìn)行大氣校正還是有差別的，從均方差的數(shù)值上面來(lái)分析得出圖像間還是有很大的差異，從相關(guān)性可以看出圖像之間的具有較高的相關(guān)性。

5.2 不同氣溶膠模式下的對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)該副圖像分別進(jìn)行了no aerosol、maritime、urban、troposheric四種大氣溶膠進(jìn)行大氣校正，然后再與參考值進(jìn)行對(duì)比。（表2）

用MATLBA進(jìn)行分析處理后圖像得出結(jié)論：選擇rural模式下進(jìn)行的大氣校正結(jié)果是最接近于真實(shí)地理環(huán)境；使用no aerosol和maritime模式下進(jìn)行的大氣校正是有很大的不同；在urban和troposheric模式下進(jìn)行的大氣校正后的結(jié)果是區(qū)別最大的。選擇氣溶膠模式的正確與否關(guān)系著堆大氣校正的結(jié)果的輸出，會(huì)對(duì)后面圖像進(jìn)一步的處理帶來(lái)很誤差。

6 結(jié)語(yǔ)

ENVI中FLAASH大氣校正模塊中參數(shù)的選擇的正確性與否會(huì)對(duì)圖像的結(jié)果產(chǎn)生影響，這個(gè)模塊是盡量用到圖像本身的信息來(lái)進(jìn)行大氣校正，使得圖像校正后的結(jié)果更加精確。FLAASH模塊能對(duì)圖像進(jìn)行高質(zhì)量的校正并適用于不多種不同的傳感器，但也存在著不足之處。

參考文獻(xiàn)

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[4]楊校軍，陳雨時(shí)，張曄.FLAASH模型輸入?yún)?shù)對(duì)校正結(jié)果的影響[J].遙感信息，2008（6）：32-38.