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顾及光照变化与BRDF修正的无人机载面阵高光谱高精度辐射校正模型与方法研究

批准号:
42101380
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李海巍
学科分类:
遥感科学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李海巍

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高光谱遥感数据高精度辐射校正是定量化应用必要前提和基础。无人机载高光谱应用的普及和高光谱成像仪的发展,对其所获取数据辐射校正精度提出了更高的要求。本课题基于可见光-近红外无人机载面阵高光谱遥感数据辐射校正现状,针对无人机载面阵高光谱成像系统长时间和大成像几何角度作业状态下光照和大气变化造成的数据辐射特性不一致,以及地表二向性造成辐射校正精度难以提高的问题,从时间差异、空间差异两个角度优化辐射校正模型。研究内容主要包括时间维光照及大气变化修正模型构建方法研究、空间维成像几何与高程信息逐像元获取方法研究,以及无人机载面阵高光谱高精度辐射校正方法研究。通过连续实测下行辐照度、精准提取空间参量等方式,提升数据前端辐射一致性,并改进辐射传输模型和BRDF模型参数构建方法。通过以上研究,最终形成一套较为完整的辐射校正方案,提升辐射校正精度,为无人机载面阵高光谱遥感数据高精度定量化预处理和应用奠定基础。
英文摘要
High precision radiometric correction of hyperspectral remote sensing data is the necessary prerequisite and foundation for quantitative application. The popularization of UAV (Unmanned aerial vehicles) hyperspectral remote sensing applications and the development of hyperspectral imager have put forward higher requirements for the radiometric correction accuracy of the acquired data. This study is based on UAV hyperspectral remote sensing data of VNIR. Aiming at the inconsistency of data radiation characteristics caused by illumination and atmospheric changes under the operating conditions of long time and large imaging Angles, and the difficulty of improving the precision of radiometric correction caused by surface duality. The radiometric correction model is optimized from two angles: time difference and space difference. The research contents mainly include time dimensional illumination and atmospheric change correction model construction method research, space dimensional imaging geometry and elevation information pixel by pixel acquisition method research, as well as UAV airborne array hyperspectral high-precision radiometric correction method research. Through continuous measurement of downlink irradiance and accurate extraction of spatial parameters, the consistency of radiation in the front end of data was improved, and the parameter construction method of radiation transfer model and BRDF model was improved. Through the above research, a relatively complete radiometric correction scheme is finally formed to improve the accuracy of radiometric correction and lay a foundation for high-precision quantitative preprocessing and application of UAV hyperspectral remote sensing data.
本研究基于可见光-近红外无人机载面阵高光谱遥感数据辐射校正现状,针对无人机载面阵高光谱成像系统长时间和大成像几何角度作业状态下光照和大气变化造成的数据辐射特性不一致,以及地表二向性造成辐射校正精度难以提高的问题,从时间差异、空间差异两个角度优化辐射校正模型。通过连续实测下行辐照度、精准提取空间参量等方式,建立光照与大气变化修正数据预处理模型,并改进辐射传输模型参数构建方法。通过以上研究,最终形成一套较为完整的辐射校正方案,提升辐射校正精度,为无人机载面阵高光谱遥感数据高精度定量化预处理和应用奠定基础。. 在项目执行中,充分依托单位在航空、航天遥感仪器参数及数据获取方面的优势,在遥感器制造经验、数据处理方法积累的基础上,通过多学科交叉开展广泛的理论研究,依据研究问题特点进行定性分析和定量计算相结合,建立适用于无人机载面阵高光谱遥感影像高精度辐射校正模型与方法,同时通过实验验证和真实性检验对模型进行完善。总结起来有以下几点:. (1)充分考虑成像期间光照的影响,在晴天、多云等多个场景下进行了多次飞行试验。试验结果充分证明了光照对无人机载高光谱辐射校正精度的影响;. (2)在同步连续采集各波段辐射信息的前提下,与高光谱采集的每一帧进行时间维、空间维度的匹配。在此基础上进行光照校正,有效提升了环境光变化下的辐射校正精度;. (3)在真实反映地表高程起伏和成像几何关系的基础上,提高了辐射传输模型的输入参数精准度,进而提升辐射校正模型计算结果精度。试验证明考虑地表起伏的情况下,可有效提高辐射校正精度;. (4)地物为朗伯体的假设已经难以满足高精度辐射校正需求,本课题通过无人机影像获取BRDF信息并进行地表BRDF校正,在此基础上进行无人机机载高光谱影像数据高精度辐射校正,有效提高了精度。
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