考慮AOD差異的高分一號(hào)衛(wèi)星寬視場(chǎng)相機(jī)大氣校正

陳輝，楊嘯，李營(yíng)，張麗娟，王中挺

(1.生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，北京 100094；2.中國(guó)人民大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，北京 100872)

0 引言

高分一號(hào)(GF-1)衛(wèi)星作為中國(guó)高分系列的首發(fā)星，自2013年4月成功發(fā)射以來，成為對(duì)地觀測(cè)的主要衛(wèi)星數(shù)據(jù)源之一，在我國(guó)國(guó)土、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等遙感監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和遙感監(jiān)測(cè)指標(biāo)定量化需求的日益增強(qiáng)，定量遙感逐漸成為遙感應(yīng)用發(fā)展的主要方向，然而由于大氣效應(yīng)的存在影響了遙感圖像的可用性，需要進(jìn)行大氣校正獲得地表真實(shí)反射率以提高產(chǎn)品質(zhì)量[1]。因此，準(zhǔn)確的大氣校正是衛(wèi)星遙感定量化應(yīng)用的前提與基礎(chǔ)。

目前，國(guó)內(nèi)外已提出多種大氣校正方法模型，主要包括圖像特征模型、地面線性回歸經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、大氣輻射傳輸理論模型等，其中大氣輻射傳輸理論模型以?shù)學(xué)和物理理論為基礎(chǔ)，較為科學(xué)合理地呈現(xiàn)了太陽輻射在太陽-地球-衛(wèi)星系統(tǒng)中的傳輸過程，物理意義較為明確且精度相對(duì)較高，為目前使用最為廣泛的大氣校正方法模型[2]。Peng等[3]采用6S(second simulation of the satellite signal in the solar spectrum)模型、鄭盛等[4]采用MODTRAN模型、劉偉剛等[5]采用FLAASH模型對(duì)TM、CBERS、HJ等衛(wèi)星進(jìn)行大氣校正研究，結(jié)果表明，利用輻射傳輸模型進(jìn)行大氣校正可有效減少或消除大氣氣溶膠對(duì)衛(wèi)星影像識(shí)別地物的干擾。近年來，劉佳等[6]針對(duì)GF-1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)特點(diǎn)采用6S模型進(jìn)行大氣校正算法研究，并與FLASSH校正結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明，6S模型在大氣校正方面具有高精度、高效率的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。

大氣輻射傳輸模型法已經(jīng)成為當(dāng)前主流的遙感影像大氣校正方法之一。這種方法有一個(gè)重要前提，即大氣參數(shù)的獲取，其中大氣氣溶膠光學(xué)厚度(aerosol optical depth，AOD)是最主要的大氣參數(shù)之一[7]。上述大部分大氣校正研究中，一般采用同一個(gè)能見度或者AOD對(duì)整幅影像進(jìn)行輻射傳輸計(jì)算實(shí)現(xiàn)大氣校正，這從一定程度上忽略了區(qū)域上大氣環(huán)境的空間變化，容易造成“清潔”地區(qū)反射率大氣校正過多而“污染”地區(qū)反射率大氣校正不足的現(xiàn)象。GF-1衛(wèi)星搭載了4個(gè)寬視場(chǎng)傳感器(wide field of view，WFV)，每個(gè)相機(jī)的視場(chǎng)角約16°，幅寬約為200 km，在大氣校正時(shí)，不僅要考慮到大氣環(huán)境情況的時(shí)間變化，還應(yīng)考慮到其空間上的差異。文獻(xiàn)[8-9]結(jié)合MOD09地表反射率，利用GF-1的WFV和PMS相機(jī)進(jìn)行AOD反演并計(jì)算地表反射率，但是由于缺少紅外波段的支持，導(dǎo)致AOD結(jié)果精度有限，從而影響了地表反射率的計(jì)算精度。

本文基于GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)數(shù)據(jù)特征，從MOD04產(chǎn)品中提取大氣校正的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)，并采用6SV矢量輻射傳輸模型模擬計(jì)算大氣參數(shù)，建立基于GF-1衛(wèi)星WFV數(shù)據(jù)的逐像元大氣校正方法及技術(shù)流程。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)

作為我國(guó)高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)系列的首發(fā)衛(wèi)星，GF-1衛(wèi)星搭載了4個(gè)WFV相機(jī)，具有高空間分辨率(星下點(diǎn)16 m×24 m)和較大的幅寬(4 km×200 km)，重訪周期為4 d[10]。每臺(tái)WFV相機(jī)都能夠獲取4波段多光譜衛(wèi)星遙感影像，其波段響應(yīng)曲線和設(shè)計(jì)參數(shù)如圖1和表1所示[11]。

圖1 GF-1號(hào)WFV1相機(jī)4個(gè)波段的響應(yīng)函數(shù)

表1 GF-1衛(wèi)星 WFV相機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 6S輻射傳輸模型

6S模型是美國(guó)馬里蘭大學(xué)Vermote等[12]在衛(wèi)星信號(hào)在太陽光譜中的模擬(simulation of the satellite signal in the solar spectrum，5S)模型基礎(chǔ)上，發(fā)展用于模擬0.25～4.0 μm間無云大氣條件下電磁輻射在太陽-目標(biāo)物-傳感器系統(tǒng)中傳輸過程變化的模型。在6S模型的基礎(chǔ)上，研究人員考慮了大氣和地表的極化特性,進(jìn)一步發(fā)展了矢量輻射傳輸模型的衛(wèi)星信號(hào)在太陽光譜中的二次模擬矢量模型(second simulation of the satellite signal in the solar spectrum vector version，6SV)，并對(duì)散射角度、波長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)、氣溶膠垂直廓線等特征參數(shù)進(jìn)一步豐富和完善。用戶可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行自定義設(shè)置，提高了輻射傳輸模型的靈活性、合理性和實(shí)用性。6SV通過設(shè)定輸入特定的大氣、光譜和幾何觀測(cè)條件，計(jì)算氣體吸收、氣溶膠和大氣分子散射對(duì)地表-大氣耦合系統(tǒng)的影響，從而模擬出地表對(duì)太陽輻射情況[13]。本研究采用2015年6月發(fā)布的6SV2.1版本軟件包。

為對(duì)比分析6S和6SV對(duì)GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的大氣校正效果，設(shè)定地表類型(植被)和太陽及衛(wèi)星觀測(cè)幾何信息(太陽天頂角45°，觀測(cè)天頂角為0°)，利用6S和6SV模型分別模擬了不同AOD條件下WFV相機(jī)4個(gè)波段的表觀反射率(圖2)。從模擬結(jié)果可以看出，當(dāng)AOD在1以內(nèi)時(shí)，GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)4個(gè)波段6S和6SV 2種輻射傳輸模型模擬的表觀反射率較為接近，隨著AOD的升高，2種輻射傳輸模型模擬的表觀反射率開始出現(xiàn)差異。尤其當(dāng)AOD大于2時(shí)，6S模擬的表觀反射率開始出現(xiàn)“梯度變化”。例如，當(dāng)AOD在1.8～2.3和2.6～3.2之間變化時(shí)，band1的表觀反射率基本不變；當(dāng)AOD在2.6～3.2和3.5～4之間變化時(shí)，band2的表觀反射率變化幅度非常小；當(dāng)AOD在2.9～3.2和3.5～4.5之間變化時(shí)，band3的表觀反射率變化幅度非常?。划?dāng)AOD在2～5之間變化時(shí)，band4的表觀反射率變化幅度非常??；而6SV模擬的表觀反射率則仍表現(xiàn)出連續(xù)性變化。這說明2種輻射傳輸模型在低AOD情況下對(duì)GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的模擬能力相當(dāng)，但在AOD較高時(shí)，6S對(duì)AOD變化反應(yīng)較為遲鈍，6SV的模擬結(jié)果對(duì)AOD變化更為靈敏，這說明6SV進(jìn)行大氣校正時(shí)對(duì)不同AOD反應(yīng)更精確。因此，選用6SV作為GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)大氣校正的輻射傳輸模型。

圖2 基于GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)參數(shù)的6S和6SV對(duì)AOD變化的敏感性模擬分析

1.3 MOD04

美國(guó)國(guó)家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)基于搭載在Terra和Aqua衛(wèi)星上的中分辨率光譜成像儀(MODIS)觀測(cè)結(jié)果，提供全球尺度逐日的AOD數(shù)據(jù)。通過多年的算法改進(jìn)和產(chǎn)品完善，目前最新版本的產(chǎn)品為2014年發(fā)布的C6版本，包括10 km和3 km 2種分辨率結(jié)果，即MOD04和MOD04_3k。C6版本較之前的C5版本在反演算法和產(chǎn)品質(zhì)量上都有所提高，主要包括更高的覆蓋率、更完善的瑞利光學(xué)厚度和氣體吸收的假設(shè)、改進(jìn)的植被指數(shù)、改進(jìn)的質(zhì)量控制方法以及更新的云掩膜等方面[14]，并且大部分(約70%)的AOD數(shù)據(jù)結(jié)果誤差在±(0.05+15%)以內(nèi)[15]。NASA發(fā)布的MOD04產(chǎn)品為衛(wèi)星遙感大氣校正提供了豐富的氣溶膠信息資料，其中MOD04_3k僅采用暗像元算法反演獲取了3 km分辨率的AOD，MOD04則提供了包括暗像元、深藍(lán)及2種算法聯(lián)合生成的產(chǎn)品，其產(chǎn)品覆蓋率和精度都達(dá)到較高的水平。因此，本研究選用MOD04產(chǎn)品，利用IDL設(shè)計(jì)程序從中提取暗像元-深藍(lán)聯(lián)合算法反演的AOD數(shù)據(jù)集(AOD_550_Dark_Target_Deep_Blue_Combined)，并進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和拼接等預(yù)處理，為實(shí)現(xiàn)GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的大氣校正提供參數(shù)。

2 基于6SV和AOD的大氣校正算法

2.1 大氣校正思路

假設(shè)地表為均勻朗伯體的情況下，衛(wèi)星傳感器接收到的表觀反射率可用式(1)表示為大氣和地表之間多次散射的結(jié)果。

(1)

式中：ρTOA為衛(wèi)星接收到的表觀反射率；θs與θv分別為太陽天頂角與觀測(cè)天頂角；φ為太陽入射與衛(wèi)星觀測(cè)方向的相對(duì)方位角；ρ0為大氣程輻射；S為大氣整層的半球后向反射率；T(θs)為太陽到地面的散射透過率；T(θv)為地表到衛(wèi)星傳感器的散射透過率，一般T(θs)和T(θv)總是以乘積形式出現(xiàn)，因此，將T(θs)T(θv)可視為一個(gè)參數(shù)表示大氣整層的散射透過率T；ρs為地表反射率。

而大氣校正的主要目的是為了獲取準(zhǔn)確的地表反射率，根據(jù)式(1)進(jìn)行分離變量可以獲取地表反射率，計(jì)算如式(2)所示。

(2)

式中：地表反射率可表示為衛(wèi)星表觀反射率ρTOA、大氣程輻射ρ0、大氣散射透過率T和大氣半球后向散射率S的函數(shù)。因此，要精確計(jì)算地表反射率就需要獲取式(2)中的4個(gè)參數(shù)，其中，衛(wèi)星表觀反射率ρTOA可以通過輻射定標(biāo)后的傳感器信號(hào)計(jì)算獲取，大氣程輻射ρ0、大氣散射透過率T和大氣半球后向散射率S這3個(gè)參數(shù)實(shí)際上是大氣狀況的基本參數(shù)，主要與太陽-衛(wèi)星觀測(cè)幾何及大氣氣溶膠相關(guān)。

本研究的主要思路即以區(qū)域AOD和GF-1衛(wèi)星的觀測(cè)幾何參數(shù)為6SV模型輸入?yún)?shù)，經(jīng)過大氣輻射傳輸模擬獲取大氣校正所需的參數(shù)，然后根據(jù)式(2)計(jì)算地表反射率。數(shù)據(jù)處理流程主要由輻射定標(biāo)和表觀反射率計(jì)算、AOD提取和校正、6SV模型模擬大氣參數(shù)、計(jì)算地表反射率4個(gè)部分構(gòu)成(圖3)。

圖3 數(shù)據(jù)處理流程圖

2.2 輻射定標(biāo)與表觀反射率計(jì)算

根據(jù)GF-1衛(wèi)星的過境時(shí)間選取輻射定標(biāo)系數(shù)Gain和L0，將遙感影像像元亮度DN值根據(jù)式(3)轉(zhuǎn)換為表觀輻亮度L。

L=DN*Gain

(3)

根據(jù)從xml文件中獲取的太陽天頂角θs，將表觀輻亮度根據(jù)式(4)轉(zhuǎn)為各波段的表觀反射率。

(4)

式中：Eλ為大氣層頂太陽輻照度；ds為日地距離修正因子。式(3)中所用的定標(biāo)系數(shù)和式(4)中的太陽輻照度來自于中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心官方網(wǎng)站公布的GF-1衛(wèi)星參數(shù)資料(http：//218.247.138.119/CN/Downloads/dbcs/index.shtml)。

2.3 利用6SV進(jìn)行大氣校正

利用輻射傳輸模式結(jié)合GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的4波段光譜響應(yīng)函數(shù)，根據(jù)觀測(cè)幾何(太陽天頂角、觀測(cè)天頂角、相對(duì)方位角)和AOD，得到衛(wèi)星遙感圖像上不同區(qū)域的不同AOD下的大氣參數(shù)(大氣程輻射ρ0、大氣層向下的半球反射率S和整層大氣的透過率T)，然后逐波段將獲得的大氣參數(shù)和WFV相機(jī)探測(cè)數(shù)據(jù)代入式(2)，分別獲取4個(gè)波段的地表反射率ρs，從而實(shí)現(xiàn)大氣校正。

3 結(jié)果與分析

3.1 大氣校正結(jié)果

選取2015年5月25日過境華北地區(qū)的GF-1衛(wèi)星WFV1相機(jī)觀測(cè)資料(數(shù)據(jù)名稱：GF1_WFV1_E115.8_N38.0_20150525_L1A0000826550)進(jìn)行算法實(shí)驗(yàn)。為對(duì)大氣校正結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，采用2種方法分別對(duì)同一景影像進(jìn)行大氣校正：①AOD均值大氣校正，即計(jì)算衛(wèi)星數(shù)據(jù)覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)的AOD平均值，利用平均AOD對(duì)整幅影像進(jìn)行大氣校正；②逐像元大氣校正，即根據(jù)MOD04的區(qū)域AOD空間分布通過插值獲取GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)觀測(cè)的每個(gè)像元的AOD值，并根據(jù)上述算法原理實(shí)現(xiàn)對(duì)GF-1影像逐像元大氣校正。之后，將2種大氣校正結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，2015年5月25日，GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)在華北地區(qū)觀測(cè)到的影像(圖4(a))整體偏暗且呈“霧”狀模糊效果，清晰度較低，這主要是因?yàn)橛^測(cè)區(qū)域的AOD整體較高(圖4(b))。從MOD04產(chǎn)品中提取該區(qū)域范圍的AOD，結(jié)果表明，該觀測(cè)區(qū)域AOD主要分布在0.3～1.7之間，平均AOD為1.04，區(qū)域AOD標(biāo)準(zhǔn)差為0.28，變異系數(shù)為26.92%，這說明區(qū)域AOD分布離散程度較高，空間差異相對(duì)較大。

首先，根據(jù)區(qū)域AOD平均值，對(duì)整副影像進(jìn)行AOD均值大氣校正，通過對(duì)比大氣校正前(圖4(a))和大氣校正后的真彩圖(圖4(c))可以看出，經(jīng)過大氣校正，整幅影像變“亮”且清晰度有所提高，較好地恢復(fù)了地表原貌。然后，根據(jù)區(qū)域AOD分布情況，對(duì)整幅影像進(jìn)行逐像元大氣校正，對(duì)比真彩圖(圖4(d))分析可以看出，逐像元大氣校正后不僅較大氣校正前影像的清晰度大大提高，而且與AOD均值大氣校正效果相比，城市、裸地、植被等多種地物的層次表現(xiàn)更加豐富，主要表現(xiàn)為城市、裸地等亮地表亮度相對(duì)更高，植被、水體等暗地表亮度相對(duì)更低，地物的邊緣更加清晰分明，較好地呈現(xiàn)了不同地物的視覺差異特征。

圖4 2015年5月25日GF-1衛(wèi)星WFV1相機(jī)大氣校正效果對(duì)比圖

為對(duì)大氣校正效果進(jìn)行定量評(píng)估，從原始圖像、AOD均值大氣校正和逐像元大氣校正結(jié)果中分別選取城鎮(zhèn)、裸地和植被3種典型地表區(qū)域，為盡量減少數(shù)據(jù)噪聲的影響，每種類型至少選取5萬個(gè)像元計(jì)算每個(gè)波段的平均反射率，結(jié)果如圖5所示。

圖5 3種地表類型的不同大氣校正結(jié)果對(duì)比

從圖5對(duì)比結(jié)果可以看出，經(jīng)過大氣校正，城鎮(zhèn)、裸地和植被3種典型地物的地表反射率光譜曲線均有所變化。在近紅外波段(b4)，3種典型地表類型反射率都呈現(xiàn)出逐像元大氣校正>AOD均值大氣校正>大氣校正前；在紅波段(b3)，城鎮(zhèn)和植被反射率呈現(xiàn)大氣校正前>AOD均值大氣校正>逐像元大氣校正結(jié)果，裸地反射率則呈現(xiàn)逐像元大氣校正>AOD均值大氣校正>大氣校正前；在綠波段(b2)和藍(lán)波段(b1)，城鎮(zhèn)和植被反射率呈現(xiàn)大氣校正前>AOD均值大氣校正>逐像元大氣校正結(jié)果，裸地反射率則呈現(xiàn)大氣校正前>逐像元大氣校正結(jié)果>AOD均值大氣校正。

總體來說，相比較AOD均值大氣校正結(jié)果，逐像元大氣校正一方面更好地消除了城鎮(zhèn)和植被大氣散射在藍(lán)(b1)、綠(b2)、紅(b3)3個(gè)可見光波段對(duì)地表反射率的增強(qiáng)；另一方面則較好地校正了近紅外波段(b4)地表反射的削弱。逐像元大氣校正方法在WFV相機(jī)4個(gè)波段的校正效果明顯優(yōu)于AOD均值大氣校正。

表2 典型地物不同大氣校正后的NDVI對(duì)比

統(tǒng)計(jì)3種典型地物的NDVI，發(fā)現(xiàn)大氣校正后的3種地物NDVI較大氣校正前有明顯提升(表2)，并且通過大氣校正進(jìn)一步提高了不同地物之間NDVI的差異，增強(qiáng)了不同地物之間的辨識(shí)度。值得注意的是，逐像元AOD大氣校正對(duì)地物NDVI的提升效果更為顯著，尤其在植被覆蓋地區(qū)的NDVI增強(qiáng)效果更為突出，這也進(jìn)一步證明了逐像元大氣校正的優(yōu)勢(shì)。

3.2 大氣校正誤差分析

根據(jù)圖4(d)和圖5可以看出，一方面在衛(wèi)星影像的左側(cè)氣溶膠較厚的地區(qū)經(jīng)過大氣校正后仍存在了部分“霧”狀模糊區(qū)域，這說明該區(qū)域的氣溶膠散射影響還未得到完全消除；另一方面大氣校正后的地表反射率出現(xiàn)了極少部分的負(fù)值，這說明部分像元的氣溶膠散射影響有所高估，從而導(dǎo)致校正后的地表反射率偏低。這主要和MOD04產(chǎn)品中AOD的“高值低估、低值高估”的反演誤差現(xiàn)象有關(guān)，從而導(dǎo)致將MOD04的AOD資料用于大氣校正時(shí)會(huì)發(fā)生“高AOD時(shí)校正不足、低AOD校正過多”的情況。為進(jìn)一步分析AOD誤差對(duì)GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)4個(gè)波段大氣校正效果的影響，設(shè)定表觀反射率和觀測(cè)幾何情況(根據(jù)圖4案例中的GF-1衛(wèi)星相關(guān)參數(shù)設(shè)定)，利用6SV模擬了不同AOD條件下經(jīng)過大氣校正計(jì)算的4個(gè)波段地表反射率結(jié)果，并通過線性擬合分析評(píng)估其相對(duì)變化率。

圖6 GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)反演地表反射率隨AOD變化模擬結(jié)果

以圖4中GF-1衛(wèi)星WFV1相機(jī)觀測(cè)影像為例，計(jì)算整幅影像每個(gè)波段的平均表觀反射率，然后采用6SV模擬計(jì)算在該表觀反射率情況下每個(gè)波段在不同AOD時(shí)大氣校正獲取平均地表反射率，并采用線性擬合的方法定量估算AOD誤差在大氣校正過程中給不同波段地表反射率計(jì)算結(jié)果所帶來的誤差。從圖6可以看出，在一定表觀反射率情況下，隨著AOD的增高，3個(gè)可見光波段大氣校正后的地表反射率均呈現(xiàn)逐漸降低的變化特征，而近紅外波段地表反射率則呈逐漸升高的變化趨勢(shì)，這是因?yàn)锳OD的升高代表大氣散射對(duì)可見光波段表觀反射率的貢獻(xiàn)和近紅外波段表觀反射率的削弱越來越大，大氣校正時(shí)從表觀反射率中扣除大氣氣溶膠散射的影響也就越來越多，因此，可見光波段和近紅外波段的反射率分別呈下降和上升的趨勢(shì)。根據(jù)4個(gè)波段的線性擬合結(jié)果可以看出，3個(gè)可見光波段的線性擬合決定系數(shù)較為接近，R2主要在0.86～0.88之間，近紅外波段的擬合決定系數(shù)明顯高于可見光波段，R2在0.97以上，這說明在大氣校正時(shí)，在近紅外波段AOD的變化相比可見光波段更接近線性變化關(guān)系。總體上，4個(gè)波段的線性擬合決定系數(shù)均較高，說明在一定條件下，AOD變化對(duì)4個(gè)波段大氣校正的影響均可用線性關(guān)系進(jìn)行表示，線性擬合的比例系數(shù)代表AOD與地表反射率之間的相對(duì)變化率。按照MOD04產(chǎn)品AOD約15%的平均誤差計(jì)算，在一定表觀反射率和觀測(cè)幾何條件下，AOD誤差給藍(lán)、綠、紅和近紅外4個(gè)波段帶來的平均地表反射率誤差分別為-0.028、-0.016、-0.007 7和0.009 5。

4 結(jié)束語

本文以GF-1衛(wèi)星WFV1相機(jī)觀測(cè)數(shù)據(jù)為例，探討了6S和6SV輻射傳輸模型對(duì)WFV相機(jī)4個(gè)波段在不同AOD時(shí)反應(yīng)靈敏性，構(gòu)建了AOD均值大氣校正和逐像元大氣校正方法，并進(jìn)行了大氣校正誤差分析，主要取得以下結(jié)論：①通過對(duì)6S和6SV模擬GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)探測(cè)AOD變化的靈敏性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，6SV矢量輻射傳輸模型模擬效果更好，尤其在高AOD情況下與6S模擬結(jié)果產(chǎn)生較大差異，6SV更適用于GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的準(zhǔn)確大氣校正；②與傳統(tǒng)普遍采用的AOD均值大氣校正算法相比，本文提出的逐像元大氣校正方法考慮AOD時(shí)空變化差異，在還原地物真實(shí)地表發(fā)射率變化特征方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，不僅能更好地校正大氣散射對(duì)地表反射率在可見光波段的增強(qiáng)和近紅外波段的削弱，還明顯提高了不同地表的NDVI差異，能更精準(zhǔn)獲取GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)的地表反射率；③根據(jù)AOD約15%的平均誤差計(jì)算，在一定表觀反射率和觀測(cè)幾何條件下，AOD誤差給藍(lán)、綠、紅和近紅外4個(gè)波段帶來的平均地表反射率誤差分別為-0.028、-0.016、-0.007 7和0.009 5。

本文提出的通過MOD04產(chǎn)品的GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)6SV大氣校正方法，考慮了AOD的空間差異，實(shí)現(xiàn)了GF-1衛(wèi)星WFV相機(jī)地表反射率更精確的定量反演，該方法在國(guó)產(chǎn)的環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星、資源衛(wèi)星及GF-1、GF-2、GF-6等衛(wèi)星影像的大氣校正方面具有借鑒意義。為了簡(jiǎn)化討論，本文未考慮氣溶膠模式、觀測(cè)幾何、地表反射的方向性和鄰近效應(yīng)以及AOD尺度差異等影響，這些簡(jiǎn)化可能會(huì)對(duì)大氣校正結(jié)果帶來一定誤差。

致謝：本文MOD04資料從NASA戈德太空飛行中心獲得，采用的6S和6SV輻射傳輸模式由Vermote提供，在此一并感謝。