太湖OLI影像大气校正方法对比与适用性评价

摘要

湖泊水环境遥感的首要目标是通过卫星影像获取水体离水反射比，然而传感器接收到的总辐射量中90%以上来自大气散射以及太阳反射，来自水体的信号甚微。因此，为准确获取传感器接收的离水辐射必须进行高精度的大气校正。目前用于一类水体的大气校正方法已经较为成熟，而针对光学特性复杂的内陆水体的大气校正方法还有待完善。 本文以内陆湖泊太湖2016年至2017年Landsat OLI影像为数据源，结合实测数据，对比分析了6S、FLAASH、QUAC和ACOLITE四种大气校正方法，进而评价了它们在太湖水体上的适用性，以期为后续湖泊水质／水色参数反演提供参考。具体研究内容包括： (1)研究分析了目前常用的大气校正方法，重点对6S方法进行了深入研究。以6S模型为理论基础，结合MATLAB语言，编程实现了OLI影像的6S大气校正批量化处理。结果表明：6S批量化程序不仅操作简便，校正结果与传统6S大气校正方法一致。 (2)利用四种方法对太湖OLI影像进行大气校正，提取校正后可见近红外波段的水体反射率。基于实测光谱反射率，分别采用目视效果对比、整体精度对比、单波段精度对比和波段比值精度对比对校正效果进行对比分析以及精度评定。结果表明：四种大气校正方法均能在一定程度上减弱大气影响；整体校正精度最高的是6S方法；单波段精度对比中，6S方法在绿、红波段校正精度最高，ACOLITE方法在蓝波段精度最高，海蓝和近红外波段四种方法校正精度均不理想；波段比值中，四种大气校正方法均在绿、红波段比值组合中精度最高，ACOLITE方法表现最为突出。 (3)基于四种方法对比结果，结合校正后影像应用效果，评价它们在太湖水体上的适用性。结果表明：FLAASH、QUAC两种方法校正精度偏低，不适用于太湖水体；ACOLITE方法在波段比值上有较高的精度，可以在应用波段比值建立反演算法时选用ACOLITE方法；6S方法在四种校正方法中效果最好，最适用于太湖水体。采用归一化水体指数提取太湖水体面积，从而完成影像的应用效果评价。实验结果表明：6S方法在四种方法中的精度最高，验证了其在太湖水体上良好的适用性。

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