【摘 要】
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城市地区由于大量的人造目标存在,如道路,建筑和人工绿化植被等,使其地表变化剧烈且复杂,现有地表反射率产品无法进行细粒度的有效监测,大气校正可以去除遥感图像的大气效应影响,恢复图像的清晰度和真实地表反射率,故而高分辨率遥感图像的大气校正有利于对城市地区的定量遥感研究,具有重要意义。本文利用Sentinel-2高分辨率遥感影像进行大气校正（Atmospheric Correction）研究,旨在去除遥
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城市地区由于大量的人造目标存在,如道路,建筑和人工绿化植被等,使其地表变化剧烈且复杂,现有地表反射率产品无法进行细粒度的有效监测,大气校正可以去除遥感图像的大气效应影响,恢复图像的清晰度和真实地表反射率,故而高分辨率遥感图像的大气校正有利于对城市地区的定量遥感研究,具有重要意义。本文利用Sentinel-2高分辨率遥感影像进行大气校正（Atmospheric Correction）研究,旨在去除遥感影像的大气组分影响,得到城市地区高分辨率遥感影像的地表反射率。定量大气校正需要解决两个问题,一为大气参数的获取,二为大气参数的定量校正。本文提出利用Sentinel-2的红和海蓝波段比率关系进行大气气溶胶参数的反演,并基于此改进后续的大气校正过程。主要的工作包括以下几个方面:（1）研究大气参数对辐射传输过程的影响,基于Sentinel-2传感器特点,选择两通道算法反演水汽信息,并使用AERONET地面监测的水汽信息对水汽反演精度进行验证,发现其反演相关性的R2达到0.962。反演结果有68%落在期望误差内。对北京试验区进行测试,反演结果具有良好的空间分布特性,有助于后续大气校正水汽吸收效应的去除,提高大气校正精度。（2）考虑气溶胶对可见光复杂的作用机理,以及城市地区较为稳定的地表反射率比率关系,简化创新的提出一种不需要预先估算地表反射率的气溶胶反演算法。该方法基于由MODIS的地表反射率合成的月度比率因子图谱、辐射传输模型以及查找表方法,进行气溶胶反演,对北京地区进行反演实验相关性R达到0.91,反演结果有69.71%落在期望误差内部。证明北京城市地区的气溶胶反演结果可靠,有利于后续气溶胶散射效应的有效去除。（3）基于上述反演的大气参数,和辐射传输原理,实现对大气校正过程的改进,并在卷云校正的基础上对北京地区进行定量的大气效应去除实验研究,并对大气校正结果从定性和定量的角度进行分析。结果显示本文大气校正算法有效的提高了图像的对比度和清晰度;同Sentinel-2官方Sen2Cor算法生产的产品相关性除红光外均在0.95以上,对城市地区的植被监测能力验证也显示出良好的效果,除受到蓝光影响的EVI指数外,其余指数指标相关性均在0.85以上,在气溶胶的定量反演方面,本文算法具有显著的优势,Sen2Cor算法结果则偏高,且误差较大,但二者都具有0.816以上的相关性;和地面真实实验的地表反射率数据对比,显示出极强的一致性,除945nm水汽吸收波段外,相关性系数R达到0.9458。
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