利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法技术

本发明专利技术公开利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法，属于脉冲技术和机械振动或超声波、声波或次声波的测量技术领域，用于反演水体遥感反射率，包括计算大气漫射透过率，星载激光雷达的总背景噪声建模，星载激光雷达的大气校正，水体遥感反射率的计算。本发明专利技术基于互易性角度，将星载激光雷达的太阳背景噪声转换为激光雷达窄带滤光片对应波段的水色遥感相机信号，通过构建星载激光雷达总背景噪声模型，移除大气与水面的噪声贡献，进而获取对应的离水噪声项并反演水体遥感反射率，将“无用的”星载激光雷达背景噪声数据合理利用，为给定星载激光雷达在待测海域获取水体遥感反射率提供新的方法。感反射率提供新的方法。感反射率提供新的方法。

【技术实现步骤摘要】
利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法


[0001]本专利技术公开利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法，属于脉冲技术和机械振动或超声波、声波或次声波的测量


技术介绍

[0002]几十年来，以被动接收太阳光反射、散射信号的水色遥感卫星在全球范围内获取水体光学参数、叶绿素浓度、浮游植物生物量底图，测量海洋生态系统等方面展现出了前所未有的潜力，给全球海洋生物学和生物地球化学方面带来了前所未有的科学认知和基础数据源。星载激光雷达通过主动发射激光脉冲，并探测被目标散射、反射回的微弱信号，为获取海洋次表层光学特性提供了新的探测手段。ICESat
‑
2 (Ice, Cloud, and land Elevation Satellite
‑
2)携带了世界上第一个星载单光子激光雷达，能够对微弱的海洋散射信号进行响应。
[0003]太阳辐射是被动水色遥感卫星的信号源，然而在主动激光雷达系统中却是日间最主要的噪声源。激光雷达在日间工作时，来自持续的太阳辐射且与激光雷达波长相同的光子也可能会穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法，其特征在于，包括：S1: 计算大气漫射透过率；S2: 星载激光雷达的总背景噪声建模；S3: 星载激光雷达的大气校正；S4: 水体遥感反射率的计算；S1包括：大气漫射透过率包含瑞利散射漫射透过率、气溶胶漫射透过率以及臭氧引起漫射透过率的贡献：(1)；其中θ为任意角度，臭氧引起的漫射透过率为：(2)；其中，τ
O3
为臭氧层吸收的光学厚度，τ
O3
(λ)=k
O3
(λ)q，q是大气臭氧柱状密度，k
O3
(λ)是臭氧吸收系数，对应给定波长和臭氧吸收系数通过查表法获取；瑞利散射的漫射透过率为：(3)；瑞利散射光学厚度τ
R
取决于大气粒子的数量，粒子数量与海平面大气压P成正比，任意大气压下的瑞利散射光学厚度表示为:(4)；其中，τ
R0
表示在标准大气压P
0 、温度288.15K、二氧化碳浓度360 ppm时的瑞利光学厚度，对应给定波长计算为：(5)；其中λ对应光学窄带滤光片的中心波长，对激光雷达系统而言λ也是发射激光的中心波长，单位为微米。2.根据权利要求1所述的利用星载激光雷达背景噪声反演水体遥感反射率的方法，其特征在于，S1包括：大气气溶胶漫射透过率表示为：(6)；τ
a
为气溶胶光学厚度，w
a
为气溶胶单次反照率，w
a
=(
‑
0.0032AM+0.972)
×
exp(3.06
×
10
‑4RH)，AM为气溶胶类型，范围为从典型公海气溶胶到典型陆地气溶胶，RH为大气相对湿度，F
a
为前向散射率，通过式（7）计算：
(7)；其中表示不对称性散射因子，=0时表示各向同性散射，当趋向于1时，前向散射增大；当趋向于
‑
1时，后向散射增强；S2包括：星载激光雷达在大气层顶所探测的总背景噪声f
t
由大气散射噪声f
atm
、水面反射噪声f
surf
、离水噪声f
w
以及探测器暗计数噪声f
d
组成：(8)；其中探测器暗计数率直接忽略，L
wTOA
为离水辐亮度，即来自水体或水底的辐亮度，L
surfTOA
为水面反射辐亮度，L
atm
为大气散射辐亮度，包含了瑞利散射光子、气溶胶以及气溶胶与分子之间的相互作用，上标TOA是指卫星探测器的位置位于大气层顶，A是经标定后的激光雷达系统参数，取决于星载激光雷达的接收及探测硬件系统，表示为：(9)；其中，F为激光雷达系统的标定系数，η
r
为接收光学系统效率，η

【专利技术属性】
技术研发人员：马跃，郑慧莹，杨坚，阳凡林，郭忠磊，陈长林，潘超，刘宇哲，宿殿鹏，黄珏，刘振，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：