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年第1期

光学遥感卫星大气校正研究综述

李正强1，陈兴峰1，马龙夭1，伽丽丽1，

侯伟真1，乔延利2

1中国科学院遥感与数字地球研究所国家环境保护

卫星遥感重点实验室,北京,

2中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院通用光学

定标与表征技术重点实验室,合肥,

摘要：由于高分辨率遥感应用需求增加的牵引,国内外发射了越来越多的光学遥感卫星载荷．然而,随着传感器分辨率的增加,大气对地表信息干扰的问题也越来越突出,光学遥感图像的大气校正问题,因载荷特点和应用需求的改变面临着一些新的挑战,有必要对其进行总结和分析．本文在介绍大气校正现状和原理的基础上,按照光学遥感卫星大气校正输入信息来源不同,把大气校正方法归纳为基于图像和图形处理方法、基于辐射传输计算、基于图像自身信息反演大气参数、基于大气同步校正仪的大气校正4类进行介绍．最后,结合我国高分辨率光学卫星的发展方向,对当前的大气校正应用方案和未来发展进行了讨论和展望．

导读（点击左下角“阅读原文”可获取全文资源）：

地球是一颗表面包围着浓密大气的行星,在大气浑浊的情况下,光学卫星拍摄到的遥感影像上,地物等目标信息会受到严重干扰[1],直观表现为传感器图像对比度、锐度等显著降低,产生模糊现象．这种图像质量的降低,来源于大气中气溶胶、水汽等颗粒物和吸收气体对于卫星接收到的地物反射的太阳辐射信号的削减作用,是一种独立于传感器相机等成像系统的自然不可控因素．由于其在图像质量提升方面的重要作用,以及空气污染造成的大气能见度降低等因素的影响,大气校正在目前的光学卫星传感器数据处理链条中受到了越来越多的重视．

对地观测的卫星传感器,尤其是在较短波长的光学波段,电磁辐射不可避免地受到大气中各种气体和悬浮颗粒物的吸收和多次散射作用[2]．在以大气为监测目标的研究中,遥感获得的地面信号被视作一种噪声[3],而在大气校正的研究中,大气则被认为是一种妨碍地物目标信息提取的因素[4],这是站在以观测地物为目标的定量遥感应用立场来说的．在这种情况下,从卫星在大气层外观测的遥感数据中扣除大气干扰,恢复地面真实信息就是大气校正的主要目标[5]．在遥感器成像时刻,当大气中有较厚云层覆盖时,光学遥感往往无法穿透云层,难以获得地表信号,这种情况下通常没有必要进行大气校正[6]．所以大气校正一般是在薄云和无云的情况下,致力于恢复遥感影像的地表信息,提高卫星图像质量．

图1北京市顺义区的GF-1卫星16m彩色图像(AOD波长为nm)

图2卫星观测(MODIS)结合模式同化(ECWMF)的—年间全球气溶胶光学厚度(AOD)分布[34]

图3光学遥感器入瞳辐射信号构成示意

表1基于辐射传输计算的大气校正模型和软件包

《南京信息工程大学学报》