4.1 大氣校正前后反射率對(duì)比

在研究區(qū)內(nèi)的HJ-1 A圖像上分別選取不同典型地物(草地、裸土和水體(達(dá)里諾爾湖))的訓(xùn)練樣本100個(gè), 統(tǒng)計(jì)訓(xùn)練樣本的反射率平均值。圖1為草地、裸土和水體的表觀反射率、大氣校正后的地面反射率和野外實(shí)測(cè)反射率的對(duì)比圖。

由圖1(左)和圖1(中)可以看出, 草地和裸土的反射率曲線相似, 9月份時(shí)貢爾草原植被稀疏, 實(shí)測(cè)葉面積指數(shù)(LAI)值僅為0.3, 二者曲線差別不大。

圖1

Fig.1圖1 HJ-1 A星CCD圖像反射率對(duì)比(左: 草地、中: 裸土、右: 水體)Fig.1 HJ-1 A satellite CCD image reflectance comparison (left: grassland, middle: soil, right: water)

經(jīng)過大氣校正的草地和裸土反射率在第1波段最低, 隨波段依次遞增, 第4波段最高; 而未經(jīng)大氣校正的二者表觀反射率在第3波段最高, 第1、2波段次之, 第4波段最低。未經(jīng)及已經(jīng)大氣校正的草地和裸土表觀反射率與野外實(shí)測(cè)反射率相差很大, 反射率曲線的形態(tài)也相差較大。經(jīng)過大氣校正的草地和裸土反射率與野外實(shí)測(cè)反射率曲線形態(tài)基本吻合, 第1~3波段吻合度很高, 其中裸土的平均誤差為7%, 草地的平均誤差為8%; 但第4波段差異較大, 平均誤差為35%; 這些誤差是因輻射定標(biāo)系數(shù)、圖像噪聲及太陽輻照度變化等引起的。

由圖1(右)可以看出, 經(jīng)過大氣校正的水體反射率在第3波段最高, 第2、4波段次之, 第1波段接近為零; 而未經(jīng)過大氣校正的水體表觀反射率在第2波段最高, 第1、3波段減小, 第4波段銳減。未經(jīng)及已經(jīng)大氣校正的水體表觀反射率與實(shí)測(cè)反射率相差很大, 反射率曲線的形態(tài)也相差較大。經(jīng)過大氣校正的水體反射率與水體實(shí)測(cè)反射率曲線形態(tài)基本吻合。但兩者對(duì)比結(jié)果相對(duì)于草地和裸土的對(duì)比結(jié)果來說差異相對(duì)較大, 這是因?yàn)樗w的反射率很低, 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)難以獲取。

在1~3波段, 草地、裸土和水體3種地物的光譜反射率經(jīng)大氣校正以后均有所降低, 其主要原因是受天空光的影響。大氣散射增強(qiáng)了地面的輻照和大氣層本身的“ 亮度” , 大氣校正后地物反射率還原為地面真實(shí)值, 去除了大氣散射引起的“ 亮度” 效果, 使得大氣校正后的反射率值降低。

在4波段, 草地和裸土經(jīng)大氣校正后的地面反射率明顯升高。由于在近紅外波段不僅受天空光的影響, 還受水氣吸收的影響。大氣散射增強(qiáng)了“ 亮度” , 而水氣吸收則減小了“ 亮度” ; 但大氣散射作用較小, 而水氣吸收率大, 故表現(xiàn)為地面的輻照和大氣層本身的“ 亮度” 減弱。因此, 經(jīng)大氣校正后, 地物反射率還原為地面真實(shí)值, 去除了“ 亮度” 減弱效果, 使大氣校正后的4波段即近紅外波段地面反射率大幅度上升。

綜上所述, 草地與裸土兩種地物在1~3波段, 經(jīng)過大氣校正以后的地表反射率與野外同步實(shí)測(cè)反射率結(jié)果基本一致; 在4波段, 大氣校正后的數(shù)據(jù)比實(shí)測(cè)結(jié)果偏高, 存在一定的差異, 但總體趨勢(shì)一致。水體經(jīng)過大氣校正的地表反射率與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果差異相對(duì)較大, 但反射率曲線形態(tài)基本吻合。

總結(jié)

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