基于红、近红外和1016纳米波段及新基线残差技术的OLCI影像在极浑浊水域的大气校正

摘要： 卫星水色影像逐像元大气校正的常用方法是在两个光谱波段（通常为近红外NIR波段700-1000纳米或短波红外SWIR波段1000-3000纳米）计算气溶胶与水体反射率，再将气溶胶反射率外推至短波区域。对于清澈水体，只需采用NIR波段即可实现——此时可假设水体反射率可忽略（即"黑水"假设）。对于中等浑浊水体，要么需建立不可忽略的NIR水体反射率模型，要么使用水体反射率可忽略的长波SWIR波段。对于极浑浊水体，由于NIR波段水体与气溶胶反射率的光谱斜率趋同导致区分困难，非零NIR水体反射率的建模存在不确定性，此时采用SWIR波段更为可靠。虽然MODIS的1240纳米和2130纳米SWIR波段被明确采用，但诸如海洋陆地色仪(OLCI)等许多传感器未配置此类波段。为此OLCI新增了成本更低的1016纳米SWIR波段，在极浑浊水体大气校正方面具有显著优势，本研究对此潜力进行验证。 我们证明：对于光谱邻近的三波段组合（如OLCI的779-865-1016纳米波段），经基线扣除后的三波段"中间"波段瑞利校正反射率（即基线残差BLR）基本不受大气条件影响。利用620-709-779-865-1016纳米波段组中三个连续三波段定义的BLR计算水体反射率，进而获取这些波长的气溶胶反射率。与标准大气校正算法相比，在中等浑浊和清澈水体中表现相当，在极浑浊水体中则有显著提升。