大气怎样改变到达传感器的信号

从吸收、散射和路径辐射理解大气影响,说明大气窗口与校正条件来自哪里。

大气怎样改变到达传感器的信号

遥感传感器接收到的辐射并不只来自地表目标。太阳辐射向下穿过大气,经过地物作用后再向上传输;沿途的气体、气溶胶和云会吸收、散射并增加路径辐射。传感器看到的是这条传播路径共同形成的信号。

吸收选择性地削弱波段

水汽、臭氧、二氧化碳等大气成分在特定波长吸收辐射,不同波段的透过率差异很大。强吸收区内,地表信号难以到达传感器;透过率较高的范围通常被称为大气窗口,许多遥感波段据此设置。

吸收程度还会随气体含量、观测路径长度和高度变化。同一地物在湿润与干燥大气下可能呈现不同辐亮度。不能仅凭一个固定校正系数覆盖所有日期和区域。

散射改变方向和对比度

分子对短波的瑞利散射较强,气溶胶引起的米氏散射与颗粒尺度和波长有关。散射使部分目标辐射离开传感器方向,也让其他方向的光进入视场,形成路径辐射并降低地物之间的对比度。

薄雾有时不会形成明显云斑,却会抬高可见光波段的背景值。邻近效应还会让亮目标的散射信号影响周围暗目标,因此大气影响不一定局限在单个像元垂直上方。

云和阴影造成非连续观测

厚云能够遮挡可见光和红外地表信息,薄云则可能部分透过并改变光谱形状。云影降低入射照度,位置还随太阳和云高度偏移。把云影当成低反射地物,会在水体、烧毁区或植被变化识别中产生误判。

云、云影和积雪的光谱有时相近,需要结合多波段、温度、几何和时间信息识别。质量波段通常来自算法判定,并非绝对真值,重要区域仍应抽样检查。

辐射传输连接地表与传感器

辐射传输模型描述吸收、散射、地表反射和观测几何如何共同影响传感器辐亮度。大气校正试图从顶层大气观测中估计地表反射率,但结果依赖气溶胶、水汽、地表高程和邻近效应等输入。

不同产品采用不同模型和辅助数据,所得地表反射率不能脱离产品说明比较。山区还存在地形照明差异;即使完成大气校正,朝向太阳和背向太阳的坡面仍可能不同。

观测条件应进入分析记录

时间序列分析要区分真实地表变化与大气条件变化。优先使用经过一致处理的地表反射率产品,并结合质量标识、气溶胶指标和观测角度筛选。跨传感器比较还需考虑波段响应差异。

可靠流程应保存产品级别、处理版本、掩膜规则和校正参数。大气校正不会把影像变成无误差的地表真值,它只是依据模型减少传播路径造成的影响。

资料依据