一种航空高光谱数据的反射率获取方法及系统技术方案

本发明专利技术属于遥感技术领域，具体涉及一种航空高光谱数据的反射率获取方法及系统，针对传统的大气辐射校正法，在航空高光谱数据采集的过程中增加了地面仪器实时监测，在一定程度上间接获取大气的实时变化情况，使得航空高光谱数据反射率计算结果精度大大提高。数据反射率计算结果精度大大提高。数据反射率计算结果精度大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种航空高光谱数据的反射率获取方法及系统


[0001]本专利技术属于遥感
，具体涉及一种航空高光谱数据的反射率获取方法及系统。

技术介绍

[0002]航空高光谱的数据采集具有作业时间长的特点，持续几个小时，对于大的工作区甚至要分几天完成。传统的基于大气辐射校正的反射率计算方法，在航空高光谱中的应用具有很大的局限性，因为在长时间的数据采集作业过程中，大气环境是随着时间而变化的，由于无法获取即时的大气参数，所以使用大气辐射校正方法计算航空高光谱数据的反射率存在很大的误差。
[0003]因此，基于上述技术问题需要设计一种新的航空高光谱数据的反射率获取方法及系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种航空高光谱数据的反射率获取方法及系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种航空高光谱数据的反射率获取方法，包括：
[0006]将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试；
[0007]对一致性测试的数据进行处理并构建虚拟参比数据库；
[0008]采用一致性测试后的地面监测仪器在同一工作区内进行实时监测；
[0009]在室内数据处理时，根据地面监测仪器的监测记录，在虚拟参比数据库中检索和计算每一条监测记录相对应的虚拟参比值；
[0010]将航带的高光谱数据扣减仪器背景值，再与虚拟参比值进行计算，得到航带的反射率数据。
[0011]进一步，所述将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试，即
[0012]在航空高光谱数据采集之前进行一致性测试；
[0013]采用一致性测试完成后的成像光谱仪和地面监测仪器进行数据采集；
[0014]地面监测仪器的波谱范围涵盖成像光谱仪的波谱范围；
[0015]地面监测仪器的波谱分辨率高于成像光谱仪的波谱分辨率；
[0016]地面监测仪器的波段数大于成像光谱仪的波段数；
[0017]地面监测仪器的数据获取频率大于预设频率；
[0018]一致性测试使用的参比板为全谱段反射参比板，并且在航空高光谱采集数据时，与地面监测采用相同的参比板；
[0019]一致性测试在室外空旷场地进行。
[0020]进一步，所述对一致性测试的数据进行处理的方法包括：
[0021]建立地面监测仪器与成像光谱仪的测试数据相关性，相关性包括：线性关系和非
线性关系；
[0022]线性关系为：f(x)＝kx+b；
[0023]非线性关系为：
[0024][0025]其中，k为斜率，b为偏移值；k1为非线性关系第1段的斜率，b1为非线性关系第1段的偏移值，v0为非线性关系第1段的最小灰度值，v1为非线性关系第1段的最大灰度值；依此类推，k
n
为非线性关系第n段的斜率，b
n
为非线性关系第n段的偏移值，v
n
‑1为非线性关系第n段的最小灰度值，v
n
为非线性关系第n段的最大灰度值；x为监测仪器的监测值。
[0026]进一步，所述构建虚拟参比数据库的方法包括：
[0027]数据库由多张数据表组成，数据表的数量与成像光谱仪的波段数一致，数据表的序号与航空高光谱数据的波段号相对应；
[0028]数据表由若干条线性关系记录组成，每一条线性关系记录反映的是成像光谱仪灰度值与地面监测仪灰度值的线性关系。
[0029]进一步，所述线性关系记录的内容包括：
[0030]记录序号，整数，字段名称ID；
[0031]波段号，整数，字段名称BANDID；
[0032]波长，浮点数，字段名称WAVELEN；
[0033]最小灰度值，浮点数，字段名称MINDN；
[0034]最大灰度值，浮点数，字段名称MAXDN；
[0035]斜率值k，浮点数，字段名称KVALUE；
[0036]偏移值b，浮点数，字段名称BVALUE。
[0037]进一步，所述采用一致性测试后的地面监测仪器在同一工作区内进行实时监测，即
[0038]采用一致性测试后的地面监测仪器；
[0039]采用一致性测试后的成像光谱仪；
[0040]采用一致性测试中的参比板；
[0041]地面监测点架设于工作区范围内，在空旷场地进行；
[0042]地面监测仪器的机器时间调整，与航空高光谱数据采集机器的时间保持一致；
[0043]地面监测仪器的数据获取频率大于预设频率；
[0044]地面监测仪器一直工作直至当天航空高光谱数据采集作业任务全部结束；
[0045]地面监测仪器记录的数据内容包括：当前时间、当前波段的灰度值。
[0046]进一步，所述在虚拟参比数据库中检索和计算每一条监测记录相对应的虚拟参比值，即
[0047]获取监测记录的指定波段的灰度值Dn；
[0048]打开虚拟参比数据库中与波段相对应的记录表；
[0049]查找当前灰度值Dn所在区间范围，获取相对应的k值与b值，以获得虚拟参比值Dn
v
。
[0050]进一步，所述将航带的高光谱数据扣减仪器背景值包括：消减噪声和减去成像光谱仪的暗电流Dn
b
。
[0051]进一步，所述航带的反射率为：
[0052]其中：R为反射率；Dn为成像光谱仪记录灰度值，即监测记录的指定波段的灰度值；Dn
b
为成像光谱仪的暗电流值；Dn
v
为虚拟参比值。
[0053]另一方面，本专利技术还提供一种采用上述航空高光谱数据的反射率获取方法的计算系统，包括：
[0054]一致性模块，将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试；
[0055]数据库模块，对一致性测试的数据进行处理并构建虚拟参比数据库；
[0056]监测模块，采用一致性测试后的地面监测仪器在同一工作区内进行实时监测；
[0057]检索模块，在室内数据处理时，根据地面监测仪器的监测记录，在虚拟参比数据库中检索和计算每一条监测记录相对应的虚拟参比值；
[0058]计算模块，将航带的高光谱数据扣减仪器背景值，再与虚拟参比值进行计算，得到航带的反射率数据。
[0059]本专利技术的有益效果是，本专利技术通过将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试；对一致性测试的数据进行处理并构建虚拟参比数据库；采用一致性测试后的地面监测仪器在同一工作区内进行实时监测；在室内数据处理时，根据地面监测仪器的监测记录，在虚拟参比数据库中检索和计算每一条监测记录相对应的虚拟参比值；将航带的高光谱数据扣减仪器背景值，再与虚拟参比值进行计算，得到航带的反射率数据，实现了针对传统的大气辐射校正法，在航空高光谱数据采集的过程中增加了地面仪器实时监测，在一定程度上间接获取大气的实时变化情况，使得航空高光谱数据反射率计算结果精度大大提高。
[0060]本专利技术的其他特征和优点将在随本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空高光谱数据的反射率获取方法，其特征在于，包括：将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试；对一致性测试的数据进行处理并构建虚拟参比数据库；采用一致性测试后的地面监测仪器在同一工作区内进行实时监测；在室内数据处理时，根据地面监测仪器的监测记录，在虚拟参比数据库中检索和计算每一条监测记录相对应的虚拟参比值；将航带的高光谱数据扣减仪器背景值，再与虚拟参比值进行计算，得到航带的反射率数据。2.如权利要求1所述的航空高光谱数据的反射率获取方法，其特征在于，所述将成像光谱仪与地面监测仪器进行一致性测试，即在航空高光谱数据采集之前进行一致性测试；采用一致性测试完成后的成像光谱仪和地面监测仪器进行数据采集；地面监测仪器的波谱范围涵盖成像光谱仪的波谱范围；地面监测仪器的波谱分辨率高于成像光谱仪的波谱分辨率；地面监测仪器的波段数大于成像光谱仪的波段数；地面监测仪器的数据获取频率大于预设频率；一致性测试使用的参比板为全谱段反射参比板，并且在航空高光谱采集数据时，与地面监测采用相同的参比板；一致性测试在室外空旷场地进行。3.如权利要求2所述的航空高光谱数据的反射率获取方法，其特征在于，所述对一致性测试的数据进行处理的方法包括：建立地面监测仪器与成像光谱仪的测试数据相关性，相关性包括：线性关系和非线性关系；线性关系为：f(x)＝kx+b；非线性关系为：其中，k为斜率，b为偏移值；k1为非线性关系第1段的斜率，b1为非线性关系第1段的偏移值，v0为非线性关系第1段的最小灰度值，v1为非线性关系第1段的最大灰度值；k
n
为非线性关系第n段的斜率，b
n
为非线性关系第n段的偏移值，v
n
‑1为非线性关系第n段的最小灰度值，v
n
为非线性关系第n段的最大灰度值；x为监测仪器的监测值。4.如权利要求3所述的航空高光谱数据的反射率获取方法，其特征在于，所述构建虚拟参比数据库的方法包括：数据库由多张数据表组成，数据表的数量与成像光谱仪的波段数一致，数据表的序号与航空高光谱数据的波段号相对应；数据表由若干条线性关系记录组成，每一条线性关系记录反映的是成像光谱仪灰度值
与地面监测仪灰度值的线性关系。5.如权利要求4所述的航空高光谱数据的反射率获取方法，其特征在于，所述线性关系记录的内容包括：记录序号，整...

【专利技术属性】
技术研发人员：石剑龙，黄岩，梁森，季岩，方彦奇，陈浩峰，陈伟，
申请(专利权)人：江苏省地质勘查技术院，
类型：发明
国别省市：