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

DOI:10.3390/rs11030220 期刊:Remote Sensing 出版年份:2019 更新时间:2026-01-09 18:48:12
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。
作者: Juan Ignacio Gossn,Kevin George Ruddick,Ana Inés Dogliotti
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研究概述 实验方案 设备清单

为海洋与陆地颜色仪(OLCI)开发并测试一种新的大气校正算法,该算法通过利用1016纳米短波红外波段和基线残差技术,在极高浑浊水域中改进水体反射率的反演。

BLR大气校正算法在极浑浊水域中相比标准方法表现出更优的性能,利用OLCI的1016纳米波段有效分离水体与气溶胶反射率。该方法基于物理原理,显示出扩展至具有相似光谱波段的其他传感器的潜力。

该算法依赖于基于拉普拉塔河数据构建的校准表面,在未进行区域调整的情况下可能无法全球通用。在极浑浊水域中,水体反射率估算的微小误差会显著影响气溶胶类型反演。该方法未包含气溶胶属性的水平平滑处理,而这一处理本可提升稳健性。准单次散射近似模型在极端浑浊条件下与实测反射率存在偏差。

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