大气校正是遥感定量化的一个重要环节,其常用方法是暗目标法。该方法适用于浓密植被地区,但在植被覆盖度较低的地区,暗目标法的适用性较差。提出了一种基于光谱匹配的大气校正方法,以城市地区的不变目标为切入点,针对高分一号(GF-1)卫星全色和多光谱(PMS2)传感器相机开展大气校正方法的研究。该方法利用6S辐射传输模型构建大气校正参数查找表,得到了影像上的水泥路面在不同大气条件下的反演光谱;同时,利用水泥路面的平均实测光谱作为参考光谱,通过参考光谱与测试光谱的光谱角度匹配,找到最相近的光谱曲线,用以确定大气校正参数,并对影像进行大气校正。实验结果表明:该大气校正方法效果良好,反演得到的地表反射率与典型地物的光谱数据比较吻合,更好地还原了地表的真实情况,为植被稀疏地区的大气校正工作提供了新思路。

针对目前HJ-1 CCD大气校正没有考虑中国地区气溶胶模式的问题, 提出一种耦合中国地区局部气溶胶模式的大气校正方法。 以京津冀地区作为研究区域, 该方法对地基北京城区和香河站点反演的气溶胶模式参数进行聚类, 得到京津冀地区具有代表性的四类气溶胶模式, 并根据四类气溶胶模式来建立查找表进行气溶胶光学厚度的反演。 HJ-1 CCD数据没有短波红外波段(2.12 μm), 无法采用MODIS的气溶胶算法中获得地表反射率的方法来计算蓝红波段的反射率, 本文在气溶胶光学厚度的反演中采用HJ-1卫星的蓝色（0.43~0.52 μm）和红色（0.63~0.69 μm）波段的反射率比值作为误差方程的依据, 不需要输入地表目标的反射率。 基于反演后的光学厚度对HJ-1 CCD数据进行大气校正, 并与ASD光谱辐射计测量数据以及MODIS地表产品数据（MOD09）进行对比。 结果表明, 该方法得到的大气校正结果与ASD测量结果接近, 并与MOD09有较强的相关性, 红色波段的平均相关系数达到了0.8以上, 受气溶胶影响最大的蓝色波段平均的相关系数也达到了0.75左右。

在沙尘气溶胶辐射强迫的影响下, 卫星传感器在分裂窗通道观测到的地表比辐射率信息会发生变化。 首先从微观角度阐述了沙尘气溶胶在11和12 μm通道处的消光特性以及它们对比辐射率的影响; 其次, 以2011年4月29日内蒙古北部地区一次强沙尘天气为例, 分析了研究区域内的比辐射率变化特征, 并在此基础上提出了一种利用分裂窗通道比辐射率遥感判识沙尘气溶胶的方法; 最后, 利用国家气象卫星中心对外提供的沙尘日监测产品对沙尘气溶胶识别结果进行了验证和分析。 结果表明: 在假设12 μm比辐射率为1的条件下, 利用11 μm相对比辐射率不但能够有效的把沙尘覆盖区域识别出来, 而且11 μm相对比辐射率在一定程度上也反映了沙尘的强度信息。

由于镜面反射的原因, 海洋表面呈现反射强烈的太阳耀光。 水体本身属于低反射率的暗目标, 太阳耀光成为水体航空航天遥感图像中的噪声; 太阳耀光具有强偏振的特点, 经过计算可以作为评价在轨传感器偏振指标的替代定标标准光源; 也可以用来计算气体成分或者反演气溶胶参数。 无论是去除噪声还是获取标准光源, 都需要精确计算其辐射特性物理参数。 文章首先采用Cox&Munk模型建立真实海洋表面的三维场景, 根据考虑偏振的菲涅尔反射定律, 推导了太阳耀光偏振辐射模型, 并分析了天顶角、 太阳-观测相对方位角、 风速、 风向等参数对反射率及偏振度的影响规律。 通过太阳耀光偏振辐射特性分析为偏振定量遥感中计算太阳耀光相关参数提供了理论基础。

沙尘气溶胶通过改变地-气系统的热红外辐射传输可引起地表温度遥感探测结果发生变化.较系统地研究了冬 季和夏季沙尘气溶胶光学厚度(AOD)变化对热红外分裂窗通道亮温(BT)和地表反演温度(LST)的影响, 以及反演结 果受大气水汽和地表因素的作用.红外辐射传输模拟计算表明:1) 沙尘气溶胶影响下, 热红外分裂窗通道亮温差小于 零; 2)随AOD增大, BT和LST都减小, 其中LST减小的速度大于BT;3)不同水汽含量下LST变化不明显;4)当AOD 较大时, LST主要反映沙尘层的温度信息.模拟结果与中国北方典型沙尘实例分析结果有较好的一致性.

由球形水滴组成并分布在大气底层的水云, 对全球辐射平衡和气候变化有重要的影响, 其影响程度取决于水 云本身的微物理特性和光学特性.在对近红外通道0.865μm波长处水云光学特性研究的基础上, 采用矢量辐射传 输方程模拟分析了大气层顶归一化辐射强度和归一化偏振辐射强度对水云微物理特征、光学特征和地表反照率的 敏感性.模拟结果表明, 光谱的多角度偏振遥感信息能够更有效地体现出水云微物理特征和光学特征, 可以利用多 角度偏振遥感信息反演各种云参数.为利用多角度偏振遥感数据反演水云各种微物理量提供了理论基础

介绍了超光谱成像仪的技术参量、成像原理、实验室定标和星上定标的方法.利用超光谱“图谱合一”的特点, 对常规的反射率基法提出改进, 实现了超光谱成像仪的辐射定标.分析了辐射定标过程中地表测量、大气参量及卫星图像产生的不确定性.结果表明： 105个通道定标系数的不确定度优于7%, 改进后的定标方法可以实现环境卫星超光谱成像仪的在轨辐射定标.

云相态识别是云参数研究的重要组成部分,为了有效识别水云和冰云,根据水云和冰云微物理性质的差别,研究了水云和冰云的单次散射特性,采用基于倍加累加法的矢量辐射传输方程模拟了水云和冰云的多角度偏振特性。模拟结果表明,光谱的多角度偏振特性能够体现出水云粒子和冰云粒子微物理性质的差异,云在特定方向反射的偏振辐射强度对云相态非常敏感,可以用来进行云相态的识别。在模拟的基础上进行了云相态识别算法的研究,并利用多角度偏振卫星数据——POLDER 0.865 μm通道数据进行了实例分析。识别结果与MODIS云相态产品及其1.38 μm卷云检测结果进行了比较。分析结果表明,基于多角度偏振特性云相态识别算法可以有效地进行云相态识别。