一峦筒、相對輻射校正和絕對輻射校正
?????? 基于物理模型的絕對輻射校是利用一系列參數(shù)(例如，衛(wèi)星過境時的地物反射率，大氣的能見度垢粮，太陽天頂角和衛(wèi)星傳感器的標(biāo)定參數(shù)等)將遙感圖像進(jìn)行校正的方法。儀器引起的誤差畸變一般在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中由生產(chǎn)單位根據(jù)傳感器參數(shù)進(jìn)行了校正靠粪。對于用戶來所蜡吧，絕對輻射校正的方法主要是輻射傳輸模型法，該方法校正精度較高占键，它是利用電磁波在大氣中的輻射傳輸原理建立起來的模型對遙感圖像進(jìn)行大氣校正的方法昔善。由于有不同的不同的假設(shè)條件和適用的范圍，因此產(chǎn)生很多可選擇的大氣較正模型畔乙，例如6S模型君仆、LOWTRAN模型、MODTRAN模型啸澡、ATCOR模型等袖订。
??????? 基于統(tǒng)計(jì)模型的相對輻射校正,主要包括不變目標(biāo)法、黑暗像元法與直方圖匹配法等等嗅虏。不變目標(biāo)法假定圖像上存在具有較穩(wěn)定反射輻射特性的像元洛姑，并且可確定這些像元的地理意義，那么就稱這些像元為不變目標(biāo)皮服，這些不變目標(biāo)在不同時相的遙感圖像上的反射率將存在一種線性關(guān)系楞艾。當(dāng)確定了不變目標(biāo)以及它們在不同時相遙感圖像中反射率的這種線性關(guān)系，就可以對遙感圖像進(jìn)行大氣校正龄广。黑暗像元法的基本原理就是在假定待校正的遙感圖像上存在黑暗像元區(qū)域硫眯、地表朗伯面反射、大氣性質(zhì)均一择同，忽略大氣多次散射輻照作用和鄰近像元漫反射作用的前提下两入，反射率很小的黑暗像元由于大氣的影響，而使得這些像元的反射率相對增加敲才，可以認(rèn)為這部分增加的反射率是由于大氣程輻射的影響產(chǎn)生的裹纳。利用黑暗像元值計(jì)算出程輻射，并代入適當(dāng)?shù)拇髿庑ＵＰ徒粑洌@得相應(yīng)的參數(shù)后剃氧，通過計(jì)算就得到了地物真實(shí)的反射率。直方圖匹配法是指如果確定某個沒有受到大氣影響的區(qū)域和受到大氣影響的區(qū)域的反射率是相同的阻星，并且可以確定出不受影響的區(qū)域朋鞍，就可以利用它的直方圖對受影響地區(qū)的直方圖進(jìn)行匹配處理。此外，還有很多基于統(tǒng)計(jì)模型的方法滥酥，如有人提出利用小波變換的遙感圖像相對輻射校正方法更舞。該方法對源圖像小波變換域的低頻成分實(shí)施輻射變換,并保持高頻成分不變,重構(gòu)的圖像具有保持高頻信息的特性,因而能夠較好地保留原圖像中由于地物變化引起的輻射差異；也有人利用主成分分析法把遙感圖像中有用的信息和大氣影響噪音區(qū)分開來恨狈。
二疏哗、大氣輻射傳輸模型6S
?????? 1986年，法國Université des Sciences et Technologies de Lille（里爾科技大學(xué)）大氣光學(xué)實(shí)驗(yàn)室Tanré等人為了簡化大氣輻射傳輸方程禾怠，開發(fā)了太陽光譜波段衛(wèi)星信號模擬程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）返奉，用來模擬地氣系統(tǒng)中太陽輻射的傳輸過程并計(jì)算衛(wèi)星入瞳處輻射亮度。1997年吗氏，Eric Vemote對5S進(jìn)行了改進(jìn)芽偏，發(fā)展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射計(jì)算方法，使太陽光譜波段的散射計(jì)算精度比5S有所提高弦讽。
?????? 這種模式是在假定無云大氣的情況下污尉，考慮了水汽、CO2往产、O3和O2的吸收被碗、分子和氣溶膠的散射以及非均一地面和雙向反射率的問題。6S是對5S的改進(jìn)仿村，光譜積分的步長從5nm改進(jìn)到2.5nm锐朴，同5S相比，它可以模擬機(jī)載觀測蔼囊、設(shè)置目標(biāo)高程焚志、解釋BRDF作用和臨近效應(yīng)，增加了兩種吸收氣體的計(jì)算（CO畏鼓、N2O）酱酬。采用SOS(successive order of scattering) 方法計(jì)算散射作用以提高精度。缺點(diǎn)是不能處理球形大氣和limb(臨邊)觀測云矫。
它其中主要包括以下幾個部分：
（1）太陽膳沽、地物與傳感器之間的幾何關(guān)系:用太陽天頂角、太陽方位角让禀、觀測天頂角贵少、觀測方位角四個變量來描述；
（2）大氣模式：定義了大氣的基本成分以及溫濕度廓線堆缘，包括7種模式，還可以通過自定義的方式來輸入由實(shí)測的探空數(shù)據(jù)普碎，生成局地更為精確吼肥、實(shí)時的大氣模式，此外，還可以改變水汽和臭氧含量的模式缀皱；
（3）氣溶膠模式：定義了全球主要的氣溶膠參數(shù)斗这，如氣溶膠相函數(shù)、非對稱因子和單次散射反照率等啤斗，6S中定義了7種缺省的標(biāo)準(zhǔn)氣溶膠模式和一些自定義模式表箭；
（4）傳感器的光譜特性：定義了傳感器的通道的光譜響應(yīng)函數(shù)，6S中自帶了大部分主要傳感器的可見光近紅外波段的通道相應(yīng)光譜響應(yīng)函數(shù)钮莲，如TM免钻，MSS，POLDER和MODIS等崔拥；
（5）地表反射率：定義了地表的反射率模型极舔，包括均一地表與非均一地表兩種情況，在均一地表中又考慮了有無方向性反射問題链瓦，在考慮方向性時用了9種不同模型）拆魏。
這5個部分便構(gòu)成了輻射傳輸模型，考慮了大氣頂?shù)奶栞椛淠芰客ㄟ^大氣傳遞到地表慈俯，以及地表的反射輻射通過大氣到達(dá)傳感器的整個輻射傳輸過程渤刃。
三、6S模型具體參數(shù)設(shè)置
3.1幾何參數(shù)（geometrical parameters）
3.2 大氣模式（atmospheric model）
參數(shù)限制：無????? 參數(shù)名稱：idatm?????? 取值范圍：0-9
idatm=0：無氣體吸收
idatm=1：熱帶大氣
idatm=2：中緯度夏大氣
idatm=3：中緯度冬季
idatm=4：亞北極區(qū)夏季
idatm=5：亞北極區(qū)冬季
idatm=6：美國標(biāo)準(zhǔn)大氣（62年）
idatm=7：用戶定義大氣廓線（34層無線電探空數(shù)據(jù)）包括：高度（km）氣壓( mb )溫度( k )水汽密度(g/m3)臭氧密度(g/m3)
idatm=8：輸入水汽和臭氧總含量??? 水汽( g/cm2)臭氧(cm-atm)
idatm=9：讀入無線電探空數(shù)據(jù)文件
3.3 氣溶膠類型參數(shù)
參數(shù)限制：無??? 參數(shù)名稱：iaer??? 取值范圍：0-12
iaer=0:無氣溶膠
iaer=1:大陸型氣溶膠
iaer=2:海洋型氣溶膠
iaer=3:城市氣溶膠
iaer=4:用戶自己輸入以下四種粒子所占體積百分比（0-1）【c(1):灰塵??? c(2) :水溶型??? c(3) :海洋型??? c(4) :煙灰】
iaer=5:沙漠型氣溶膠
iaer=6:生物質(zhì)燃燒型
iaer=7:平流層模式
iaer=8-10：用戶自己按照尺度分布類型定義氣溶膠模型
iaer=8：多峰對數(shù)正態(tài)分布
iaer=9：改進(jìn)的gamma分布
iaer=10：Junge冪指數(shù)律分布
iaer=11：按太陽光度計(jì)測量結(jié)果定義氣溶膠模型
需要輸入?yún)?shù)有：粒子半徑（μm）粒徑分布（d V / d(logr)贴膘，cm3/cm2/micron）和復(fù)折射指數(shù)的實(shí)部和虛部譜
iaer=12：利用事先計(jì)算的結(jié)果
3.4 氣溶膠含量參數(shù)（concentration）
參數(shù)限制：能見度必須大于5公里??? 參數(shù)名稱：v???? 取值范圍：-
v=能見度（公里）
v=0：輸入550納米氣溶膠光學(xué)厚度
taer55=550納米氣溶膠光學(xué)厚度
v=-1：沒有氣溶膠
【AOT的實(shí)測數(shù)據(jù)可根據(jù)太陽光度計(jì)或者Aerosol中國站點(diǎn)（https://aeronet.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/type_piece_of_map_opera_v2_new）卖子。】
3.5 目標(biāo)高度參數(shù)（altitude of target）
參數(shù)限制：無?? 參數(shù)名稱：xps??? 取值范圍：-
xps >=0：目標(biāo)在海平面高度
xps < 0：絕對值代表目標(biāo)高度（公里）
3.6 傳感器高度參數(shù)（sensor altitude）
參數(shù)限制：無??? 參數(shù)名稱：xpp??? 取值范圍：-
xpp= -1000：衛(wèi)星觀測
xpp=0：地面觀測
-100< xpp <0：飛機(jī)觀測步鉴，絕對值代表飛機(jī)相對于目標(biāo)的高度（公里）
【注：對于飛機(jī)觀測揪胃，必須輸入飛機(jī)和地面之間的水汽，臭氧含量和550納米氣溶膠光學(xué)厚度氛琢，如無數(shù)據(jù)則輸入負(fù)值喊递，水汽和臭氧根據(jù)62年美國標(biāo)準(zhǔn)大氣內(nèi)差，氣溶膠則根據(jù)2公里指數(shù)廓線計(jì)算】
3.7 光譜參數(shù)（spectral conditions）
參數(shù)限制：雖然在整個波段計(jì)算氣體透射率和散射函數(shù)阳似，但處理強(qiáng)吸收波段吸收與散射的相互作用不精確骚勘，因此不適合強(qiáng)吸收帶
參數(shù)名稱：iwave??? 取值范圍：-2–70
iwave=-2–+1，用戶自己定義光譜條件
iwave=-2：用戶輸入光譜范圍的下限和上限（微米）撮奏，濾光片函數(shù)為1俏讹，輸出文件中給出單色結(jié)果。
iwave=-1：單色計(jì)算畜吊，用戶給出單色波長（微米）
iwave=0：用戶輸入光譜范圍的下限和上限（微米）泽疆，濾光片函數(shù)為1
iwave=1：用戶輸入光譜范圍的下限和上限（微米）并輸入濾光片函數(shù)（間隔為0.0025微米。
iwave=2-70：選擇下列衛(wèi)星通道
【注:利用MODIS數(shù)據(jù)反演AOT時玲献，可以選擇42（紅光波段）和44（藍(lán)光波段）殉疼，idl調(diào)用6S模型梯浪，分別生成兩張查找表，用這兩個查找表分別反演550nm處的氣溶膠光學(xué)厚度瓢娜，然后用波段運(yùn)算做一個平均挂洛，提高氣溶膠反演的精度∶呃】
3.8 地表反射率類型（ground reflectance type）
參數(shù)限制：用戶可以選擇“補(bǔ)丁”結(jié)構(gòu)的地表情況虏劲，即輸入一個半徑為rad的圓形目標(biāo)的反射率roc和周圍環(huán)境的反射率roe
參數(shù)名稱：inhomo??? 取值范圍：0，1
inhomo=0：均勻表面
所需參數(shù)：
idirec=0： 無方向效應(yīng)
輸入均勻朗伯表面的反射率igroun（roc=roe）
idirec=1： 有方向效應(yīng)
ibrdf=0：輸入太陽天頂角為thetas時10個觀測天頂角（0-80度間隔10度和85度）和30個觀測方位角（0-360度間隔30度）下的反射率褒颈；
?????????????? 同樣柒巫，輸入觀測天頂角為thetav時各太陽入射角度下的反射率；
?????????????? 地表半球反射率哈肖；
?????????????? 在所選的觀測條件下（太陽天頂角吻育，觀測天頂角和相對方位角）的反射率；
ibrdf=1-9： 選擇模式中儲存的模式
ibrdf=1： hapke model
ibrdf=2： verstraete et al.model
ibrdf=3： Roujean et al.model
ibrdf=4： walthall et al.model
ibrdf=5： minnaertmodel
ibrdf=6： Ocean
ibrdf=7： Iaquinta and Pintymodel
ibrdf=8： Rahman et al.model
ibrdf=9： Kuusk's multispectralCR model
【注：對于上述每種地面反射率模式淤井，還分別需要輸入各自所需的參數(shù)布疼，請參閱主程序說明。地表反射率的輸入有暫時有六種形式币狠，0為反射率不隨波長變化游两，1為以2.5nm步長輸入反射率，2為綠色植被的平均光譜反射率漩绵，3為清水的贱案，4位沙地的，5為湖水的止吐。
1為各向異性構(gòu)建BRDF（雙向反射分布函數(shù)）宝踪，其中的ibrdf4 walthallmodel，不少論文使用碍扔〈裨铮】
3.9 激活大氣訂正方式
參數(shù)限制：無?? 參數(shù)名稱：rapp?? 取值范圍：（確保表觀反射率為正值）
【注：如果選擇不校正的話，可以計(jì)算大氣光學(xué)參數(shù)不同，即大氣反射率Pa厉膀，半球反照率S，大氣透過率T二拐。當(dāng)然服鹅，選擇大氣校正反演地面反射率時，也可計(jì)算大氣光學(xué)參數(shù)百新，同時實(shí)現(xiàn)地面反射率校正企软。】
四饭望、輸出例子
引用一下網(wǎng)上的一個輸出例子澜倦。
4.1聚蝶、輸入文件實(shí)例
下面是敦煌輻射校正場同步觀測大氣輻射傳輸模擬計(jì)算的輸入文件：
反射率數(shù)據(jù)文件格式（舉例）：
350.00 0.1044
351.00 0.1046
352.00 0.1048
353.00 0.1055
354.00 0.1056
355.00 0.1057
356.00 0.1062
***.** *.****
第一列為波長(納米),第二列為反射率
