【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于遥感卫星参数反演，尤其涉及一种气溶胶光学厚度反演方法及系统。
技术介绍
1、气溶胶光学厚度(aerosol of depth,aod)可以定量化的表征大气中的气溶胶的消光作用，可以用于衡量大气的浑浊程度，影响大气辐射传输过程。遥感地表参数的反演、遥感大气污染探测、太阳能量预测等一系列遥感数据应用都需要高精度的气溶胶光学厚度作为支撑。
2、然而，由于传感器获取的遥感信号是大气与地表信息的耦合，而大气气溶胶对于红、绿、蓝、近红外四波段都有较强的影响。因此，气溶胶光学厚度的反演算法往往需要借助一些先验信息，实现对地表反射率的估计，从而实现从遥感信号中将地表与大气的信息剥离。气溶胶光学厚度反演算法中，最经典的方法是由kaufman等人提出的暗目标方法(darktarget,dt)，考虑到缺少短波红外波段表观反射率受到气溶胶的影响较小，dt方法通过假设密集植被区域或水体的地表反射率在红外波段和可见光波段的经验关系确定可见光波段的地表反射率，从而估计aod。此外，还有一些引入其他先验知识的aod估计方法，如为了改善暗目标方法在高亮地表难以估计的问题，利用历史地表反射率数据集作为先验知识，设计的针对干旱、半干旱地区确定aod的深蓝算法；还有假设通过设置先验光谱信息和线性光谱混合可以模拟不同地物的地表反射率，设计的icor(image correction foratmospheric effects)算法等。
3、对于现阶段常用可见光多光谱四波段传感器(如高分一号、高分二号等)数据，由于缺少短波红外波段和
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种气溶胶光学厚度反演方法及系统，实现了高效、高精度的气溶胶光学厚度估计。
2、本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种气溶胶光学厚度反演方法，包括：构建地表反射率库；构建气溶胶光学厚度反演查找表；根据地表反射率库和气溶胶光学厚度反演查找表进行气溶胶光学厚度迭代反演得到气溶胶光学厚度；对气溶胶光学厚度进行空间滤波得到平滑的气溶胶光学厚度。
3、上述气溶胶光学厚度反演方法中，构建地表反射率库包括：下载目标区域的地表反射率数据集，对下载的地表反射率数据集进行投影转换和镶嵌预处理，得到地表反射率库。
4、上述气溶胶光学厚度反演方法中，气溶胶光学厚度反演查找表包括被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ。
5、上述气溶胶光学厚度反演方法中，被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ均通过如下公式得到：
6、
7、其中，ρ*()为表观反射率，ρs为地表反射率，ρb为地表背景平均反射率，tgas为大气气体和气溶胶影响的透过率，θs为太阳天顶角，θv为观测天顶角。
8、上述气溶胶光学厚度反演方法中，根据地表反射率库和气溶胶光学厚度反演查找表进行气溶胶光学厚度迭代反演得到气溶胶光学厚度包括：对待反演的高空间分辨率影像的地表反射率进行预估得到预估的地表反射率；根据地表反射率库中的每个像元的光谱和地表反射率库中的每个像元对应的待反演的高空间分辨率影像中的每组像元的光谱得到多个光谱角；利用多个光谱角选取最小得到待反演的高空间分辨率影像的气溶胶光学厚度反演像元；选择红波段作为基准波段，利用地表反射率库的红波段与蓝、绿、近红外波段的比值关系，得到待反演的高空间分辨率影像的气溶胶光学厚度反演像元的地表反射率；利用反演像元的地表反射率与气溶胶光学厚度反演查找表进行估算得到多个估计的表观反射率将已知的待反演的高空间分辨率影像的表观反射率与多个估计的表观反射率作差得到多个差值，根据差值最小得到气溶胶光学厚度。
9、上述气溶胶光学厚度反演方法中，光谱角sa通过如下公式得到：
10、
11、其中，sa为光谱角，ρbase为地表反射率库中的每个像元的光谱，ρimg为地表反射率库中的每个像元对应的待反演的高空间分辨率影像中的每组像元的光谱。
12、一种气溶胶光学厚度反演系统，包括：第一模块，用于构建地表反射率库；第二模块，用于构建气溶胶光学厚度反演查找表；第三模块，用于根据地表反射率库和气溶胶光学厚度反演查找表进行气溶胶光学厚度迭代反演得到气溶胶光学厚度；第四模块，用于对气溶胶光学厚度进行空间滤波得到平滑的气溶胶光学厚度。
13、上述气溶胶光学厚度反演系统中，构建地表反射率库包括：下载目标区域的地表反射率数据集，对下载的地表反射率数据集进行投影转换和镶嵌预处理，得到地表反射率库。
14、上述气溶胶光学厚度反演系统中，气溶胶光学厚度反演查找表包括被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ。
15、上述气溶胶光学厚度反演系统中，被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ均通过如下公式得到：
16、
17、其中，ρ*()为表观反射率，ρs为地表反射率，ρb为地表背景平均反射率，tgas为大气气体和气溶胶影响的透过率。
18、本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
19、(1)高精度：本专利技术精度较高，误差较小；
20、(2)高效性：本专利技术aod估算过程针对于单一像元、单个影像是相对独立的，便于进行大规模集群并行计算分解，以便进一步提升算法效率；
21、(3)广泛适用性：本专利技术设计并不依赖于某类传感器的特殊特征(例如：大幅宽、高重访周期或多角度观测)或某个波段的特殊性质，可以广泛适用于四波段传感器数据的aod反演；
22、(4)稳定性：本专利技术通过最小光谱角选择，可以在一定程度上抑制地物变化、云雾污染对结果的影响，使得方法具有良好的稳定性。
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1.一种气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：构建地表反射率库包括：
3.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：气溶胶光学厚度反演查找表包括被传感器接收的大气程辐射比例ρPath、气溶胶影响的透过率TAer和大气单次散射半球反照率σ。
4.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：被传感器接收的大气程辐射比例ρPath、气溶胶影响的透过率TAer和大气单次散射半球反照率σ均通过如下公式得到：
5.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：根据地表反射率库和气溶胶光学厚度反演查找表进行气溶胶光学厚度迭代反演得到气溶胶光学厚度包括：
6.根据权利要求5所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：光谱角SA通过如下公式得到：
7.一种气溶胶光学厚度反演系统，其特征在于包括：
8.根据权利要求7所述的气溶胶光学厚度反演系统，其特征在于：构建地表反射率库包括：
9.根据权利要求7所述的气溶
10.根据权利要求7所述的气溶胶光学厚度反演系统，其特征在于：被传感器接收的大气程辐射比例ρPath、气溶胶影响的透过率TAer和大气单次散射半球反照率σ均通过如下公式得到：
...【技术特征摘要】
1.一种气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：构建地表反射率库包括：
3.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：气溶胶光学厚度反演查找表包括被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ。
4.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：被传感器接收的大气程辐射比例ρpath、气溶胶影响的透过率taer和大气单次散射半球反照率σ均通过如下公式得到：
5.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：根据地表反射率库和气溶胶光学厚度反演查找表进行气溶胶光学厚度迭代反演...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯思琪，马秀秀，汪雨豪，方莉，秦荣荣，
申请(专利权)人：中国四维测绘技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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