一种静止卫星支持高分卫星的全自动大气同步校正方法

1.本发明涉及卫星遥感数据处理技术领域，尤其涉及高分卫星影像大气校正的应用领域。


背景技术：

2.在大气浑浊的情况下光学卫星拍摄到的遥感影像上，因大气分子和气溶胶等大气组分吸收和散射作用，直接影响遥感影像成像质量，导致地物目标信息受到干扰，为了提升遥感影像质量和获取目标地物真实反射率数据，需通过大气校正扣除大气分子、气溶胶等大气组分对遥感影像的影响。
3.对高分卫星影像影响最大的大气组分是气溶胶，然而气溶胶在大气中的分布随着时间和空间变化很大，导致基于辐射传输方法的大气校正所需的同步气溶胶数据难以获取。在高分卫星上加装专门的大气同步校正仪虽然可以为高分影像提供校正所需参数，但成本较高。新一代静止气象卫星具有可见光、近红外、热红外等丰富的光谱信息，可以业务化提供高时间分辨率的大气气溶胶观测产品。鉴于此，在不增加卫星硬件成本的情况下，充分利用静止卫星大气气溶胶等产品，为高分卫星影像大气校正提供辐射传输计算所需的同步大气参数，具备了可行性。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明提供了一种静止卫星支持高分卫星的全自动大气同步校正方法，该方法充分考虑高分卫星影像大气校正所需的同步气溶胶数据难以获取，并导致大气校正难以自动化运行的问题，通过静止卫星提供的大气产品来支持高分卫星影像开展全自动大气校正。
6.(二)技术方案
7.为实现上述技术任务，本发明采用以下技术方案，一种静止卫星支持高分卫星的全自动大气同步校正方法，其包含以下步骤：
8.步骤1，数据准备；准备的数据包括：
9.(1)高分卫星影像自动批量上传到指定网络服务器共享的磁盘目录；定标系数文件存放于程序目录固定位置且每年根据负责高分数据共享的卫星中心发布后更新；光谱响应数据存放于程序目录固定位置，无需重复操作；
10.(2)数字高程模型数据，存放于程序指定的目录固定位置；
11.(3)静止卫星大气气溶胶产品，存放于程序指定的目录固定位置；
12.步骤2，自动数据时空匹配；匹配的数据包括高分卫星影像对应的高程值和大气气溶胶光学厚度，当程序自动查询到校正任务到来后，自动执行以下匹配步骤：
13.(1)提取高分卫星影像的时间、空间信息；
14.(2)根据高分卫星影像空间信息匹配与数字高程模型数据中同空间的区域，得到高分卫星影像对应的高程值；
15.(3)根据高分卫星影像时间、空间信息匹配与静止卫星数据时间最相近、同空间的大气气溶胶光学厚度产品及对应的质量控制指数，提取出高精度的气溶胶数据，处理得到高分卫星影像对应的气溶胶光学厚度；
16.步骤3，自动大气校正；自动执行以下校正步骤：
17.(1)进行数据匹配情况判断，若成功匹配，则继续执行后续步骤；否则跳过该高分卫星影像，不做大气校正处理；
18.(2)从高分卫星影像中获取太阳、卫星观测几何、观测日期等信息，并根据准备好的定标系数文件对高分卫星影像进行辐射校正处理，得到高分卫星影像辐亮度数据；
19.(3)将高分卫星影像太阳和观测几何等信息与步骤2中匹配到的高程值和大气气溶胶光学厚度一起输入到6s辐射传输模型中，得到输出文件，从中提取出大气校正系数，结合辐亮获取初步地表反射率，完成程辐射校正；
20.(4)进行邻近效应校正，初步地表反射率经邻近效应校正后，得到目标地表反射率，即校正后的结果；
21.(5)输出最终大气校正后的目标地表反射率高分卫星影像，并保存。
22.进一步，所述步骤2中自动数据时空匹配时利用高轨道静止卫星高时间分辨率、覆盖范围广的特点，实现低轨道高分卫星近实时、同空间范围的大气同步测量数据自动匹配。
23.进一步，所述大气校正全部过程，均无需人工干预或者操作，程序可以自动完成数据匹配和大气辐射校正计算，实现批量高分影像大气校正的全链路、全自动处理。
24.(三)有益效果
25.本发明的优点体现在：
26.(1)本发明在静止卫星大气气溶胶产品数据的支持下，为低轨高分卫星匹配到有精度保证的同步气溶胶光学厚度，解决了气溶胶数据难获取的问题。
27.(2)本发明整个过程无需人工干预或操作，可自动批量地实现从气溶胶获取到大气校正的全过程，具备高分卫星影像大气校正业务化运行的能力。
附图说明
28.图1为本发明实施的步骤流程图，
29.图2为本发明实施例中高分二号影像大气校正前后对比图，左半为校正前，右半为校正后。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明的实施方案进行完整、清除地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方案进行详细介绍。
32.参照图1，本发明以himawari-8为高轨静止卫星、以高分二号卫星为低轨高分卫星作为实施例，本发明提供一种静止卫星支持高分卫星的全自动大气同步校正方法，其包括：
33.步骤1，数据准备；准备的数据包括：
34.(1)高分二号影像自动批量上传到指定网络服务器共享的磁盘目录；定标系数文件存放于程序目录固定位置且每年根据负责高分数据共享的卫星中心发布后更新；光谱响应数据存放于程序目录固定位置，无需重复操作；
35.(2)数字高程模型数据，存放于程序指定的目录固定位置；
36.(3)himawari-8大气气溶胶产品，存放于程序指定的目录固定位置；
37.其中，himawari-8是由日本气象厅发射的新一代静止气象卫星，可实现间隔10分钟的高频次对地观测。
38.步骤2，自动数据时空匹配；匹配的数据包括高分二号影像对应的高程值和大气气溶胶光学厚度，当程序自动查询到校正任务到来后，自动执行以下匹配步骤：
39.(1)提取高分二号影像的时间、空间信息；
40.(2)根据高分二号影像空间信息匹配与数字高程模型数据中同空间的区域，得到高分二号影像对应的高程值；
41.(3)根据高分二号影像时间、空间信息匹配与himawari-8数据时间间隔少于5分钟、同空间的大气气溶胶光学厚度产品及对应的质量控制指数，提取出高精度的气溶胶数据，处理得到高分二号影像对应的气溶胶光学厚度。
42.步骤3，自动大气校正；自动执行以下校正步骤：
43.(1)进行数据匹配情况判断，若成功匹配，则继续执行后续步骤；否则跳过该高分二号影像，不做大气校正处理；
44.(2)从高分二号影像中获取太阳、卫星观测几何、观测日期等信息，并根据准备好的定标系数文件对高分二号影像进行辐射校正处理，得到高分二号影像辐亮度数据，并确定大气模式和气溶胶类型；
45.其中，大气模式有以下几种：热季、中纬度夏季、中纬度冬季、亚北极夏季、亚北极冬季，本实施例根据高分二号影像日期、位置信息自动选取大气模式；在本实施例中，气溶胶模式暂定大陆型气溶胶。
46.(3)将高分二号影像太阳和观测几何等信息与步骤2中匹配到的高程值和大气气溶胶光学厚度一起输入到6s辐射传输模型中，得到输出文件，从中提取出大气校正系数，结合辐亮获取初步地表反射率，完成程辐射校正；
47.(4)进行邻近效应校正，初步地表反射率经邻近效应校正后，得到目标地表反射率，即校正后的结果；
48.(5)输出最终大气校正后的目标地表反射率高分二号影像，并保存。
49.进一步，所述步骤2中的自动数据时空匹配利用himawari-8高时间分辨率、覆盖范围广的特点，实现高分二号卫星近实时、同空间范围的大气同步测量数据自动匹配。
50.进一步，在本实施例中，所述大气校正全部过程，均无需人工干预或者操作，程序可以自动完成数据匹配和大气辐射校正计算，实现批量高分影像大气校正的全链路、全自动处理。