CN116256316B 环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方法 （中国科学院西安光学精密机械研究所）

US2021041299A1,2021.02.11环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构本发明为解决现有水色卫星遥感器瑞利散射查找表无法适用HJ_2A/B卫星高光谱成像仪且其精度不高的问题，而提供了一种环境减灾2号AB卫星高光谱成像仪的瑞利散射查找表构建及查找方法。该方法根据HJ_2A/B卫星高光谱成像位体积浓度的臭氧比吸收系数，修订海洋_大气耦合矢量辐射传输模型的大气分子各向异性波阳高度角条件下各波段等效瑞利散射光学厚度下瑞利散射辐射矢量，生成HJ_2A/B卫星高光谱2步骤2：基于大气分子各向异性波段差异性和偏退效应，步骤3：结合步骤1和步骤2计算得到的参数数值，基于海洋v步骤4：根据实际大气压下的大气瑞利散射光学厚度计算其等效大气分子瑞利散射光3构建的瑞利散射查找表，完成不同大气条件下适用于环境减灾卫2.根据权利要求1所述的环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方法，其3i)为第i波段所对应的大气层顶太阳辐照度；i)为第i波段所对应的标准大气压下的大气分子瑞利散射光学厚度；i)为第i波段所对应的单位体积浓度的臭氧比吸收系数。3.根据权利要求2所述的环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方法，其i)为第i波段波长λ处所对应的偏退因子，考虑了大气分子各向异性波段差异所述偏退因子ρ(λi)的计算公式如下：4.根据权利要求3所述的环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方法，其45.根据权利要求1_4任一所述的环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方r和P0分别为实际海面大气压和标准大气压；亮度值，实现HJ_2A/B卫星高光谱成像仪图像的大气瑞利散射辐射矢量(I,Q,U,6.根据权利要求1所述的环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找方法，其5[0002]海洋卫星遥感是通过卫星传感器接收的可见光波段离水辐射实现海洋水色要素光谱成像仪在海洋环境监测时，接收的总辐射80％以上来自大气散射辐射和海表反射辐射，将从高光谱成像仪接收总辐射中扣除大气散射及海表反射辐射的过程称为大气校正。利散射计算采用单次散射近似计算法和数值求解大气矢量辐射传输方程法，而要达到1%量遥感。多次散射法是指考虑大气分子多次散射而忽略散射偏振特性的瑞利近似计算方当遥感器观测天顶角大于60°,6S瑞利散射近似计算模[0004]而要达到1％的瑞利散射计算精度必须数值解复杂的大气矢量辐射传输方程。由于HJ_2A/B卫星高光谱成像仪大气校正是逐像元进行的，不可能对每一个像元求解矢量辐统的水色卫星遥感器精度的瑞利散射查找表在气压修正方法的问题，无法直接应用到HJ_6[0005]本发明提出一种适用于环境减灾高光谱卫星的瑞利散射效克服大气分子各向异性波段差异性和大气压强修正对HJ_2A/B卫星高光谱成像仪各波段等效瑞利散射光学厚度下瑞利散射辐射矢量计[0006]本发明的构思为：根据HJ_2A/B卫星高光谱成像仪波谱响应函数计算大气层顶太[0008]一种环境减灾高光谱卫星的瑞利散射查找表构建及查找成像仪球形大气分子散射相矩阵P(Θ)；[0013]步骤4：根据实际大气压下的大气瑞利散射光学厚度计算其等效大气分子瑞利散7[0021]进一步地，步骤2中，所述HJ_2A/B卫星高光谱成像仪球形大气分子散射相矩阵P[0028]所述海洋_大气耦合矢量辐射传输模型包括大气分层、海气界面分层和海洋分层80v9射辐亮度值，实现HJ_2A/B卫星高光谱成像仪图像的大气瑞利散射辐射矢量(I,谱响应函数修正大气分子瑞利散射光学厚度，可获得高精度的海洋_大气矢量辐射传输方本发明充分考虑实际海面大气压对大气分子瑞利光学厚度的影响等因素，计算误差小于和(h)分别为太阳天顶角40°时488nm[0059]图3为采用本发明的构建方法得到的HJ_2A/B高光谱卫星瑞利散射辐亮度误差空的瑞利散射辐亮度误差空间几何分布图，(c)、(f)和(i)分[0060]图4为采用本发明的构建方法得到的HJ_2A/B高光谱卫星瑞利散射辐亮度误差随[0062]典型情况下，环境减灾2号AB卫星高光谱成像仪在海洋环境监测时接收总辐射的[0063]本发明提出的环境减灾卫星成像仪的瑞利散射查找表构建及查找方法，大气耦合矢量辐射传输模型构建的计算HJ_2A/B卫星高光谱成像仪大气校正所需的大气层[0064]如图1所示，本实施例提出的环境减灾卫星成像仪的瑞利散射查找表构建及查找大气分子散射相矩阵P(Θ)；[0077]而实际大气分子由于分子的各向异性，大气分子散射还需考虑退偏效应，根据Young的结论退偏因子ρ为0.0279，考虑大气分子各向异性的HJ_2A/B卫星高光谱成像仪各波段的退偏因子ρ,考虑退偏效应后的球形大气分子瑞利散射相矩阵P(Θ)为：[0084]该瑞利散射辐射矢量(I,Q,U,V)T数值即为查找表中存储的不同观测几何条件下模型满足国际海洋光学遥感提出的7个标准问题验证的计算精度要求。PCOART模型考虑了地球曲率对海气系统辐射传输方程求解的影响，其在大太阳天顶角和观测天顶角下仍旧[0087]海洋大气耦合矢量辐射传输模型PCOART中大气分层设定为N层(N≥10)，每一层[0089]海洋_大气耦合矢量辐射传输模型PCOART中海气界面依据Cox和Munk基于统计结[0093]海洋_大气耦合矢量辐射传输模型PCOART还需依据HJ_2A/B卫星各波段光谱响应特性输入大气层顶太阳入射辐照度F0(i)，依0v[0097]步骤4：参照美国海洋生物学专家组OBPG最新所采用的大气校正算法对大气分子到实际海面大气压强下的各波长大气分子瑞利光学厚度τ(λi)；随后，根据步骤1计算HJ_[0106]其次，确定HJ_2A/B卫星高光谱成像仪过境时刻太阳天顶角θ0和各像元的观测天查找计算大气分子瑞利散射辐亮度值，实现HJ_2A/B卫星高光谱成像仪图像的瑞利散射辐[0108]采用本发明的构建及查找方法，获得HJ_2A/B卫星高光谱成像仪瑞利散射辐亮度[0109]图2所示为一幅HJ_2A/B卫星高光谱成像仪瑞利散射辐亮度空间几何分布图，图2[0110]图3所示为一幅HJ_2A/B