一种复杂山地的NDVI地形阴影效应校正方法

技术特征：
1.一种复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，该方法包括以下骤：步骤1，获取复杂山地的多光谱影像数据和同区域的数字高程模型dem数据；步骤2，根据dem数据计算天空观测因子和地形观测因子；步骤3，通过影像成像时间获取太阳天顶角和方位角，并由6s模型计算太阳直射辐射、天空散射辐射、地形反射辐射；步骤4，构建阴影指数，并通过阴影指数计算反映阴影强度的可变系数α；步骤5，利用影像的红波段和近红外波段反射率并结合天空观测因子、地形观测因子、太阳直射辐射、天空散射辐射、地形反射辐射和可变系数α计算红波段和近红外波段的模拟太阳直射光反射率补偿量；步骤6，构建ndvi校正公式，实现ndvi地形阴影效应校正；步骤7，评估校正结果。2.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤1中，多光谱影像数据为经过消除大气干扰的反射率数据，数字高程模型dem数据替换为坡度和坡向数据。3.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤2中，通过步骤1中的dem数据按照以下公式计算天空观测因子v
d
和地形观测因子c
t
：v
d
≈(1 cosθ
s
)/2c
t
＝1-v
d
式中，θ
s
是每个像元的坡度数据。4.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤3为：根据影像拍摄区域的大气模式、气溶胶含量参数(或能见度)、目标高度参数、传感器高度参数、光谱参数和地表反射率类型通过6s大气校正模型计算红波段和近红外波段的太阳直射辐射e
d
、天空散射辐射e
f
、地形反射辐射e
a
。5.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤4中，根据步骤1得到的反射率数据，所述阴影指数si按照公式si＝(ρ
coastal-ρ
green
)/(ρ
coastal
ρ
green
2
×
ρ
nir
)计算获得，求取si的阈值c；式中，ρ
coastal
、ρ
green
和ρ
nir
分别为海岸波段、绿波段和近红外波段的反射率；当si小于c时，所述α＝0；当si大于c时，α＝(si-c)/(si
max-c)式中si
max
为si的最大值。6.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤5中，红波段和近红外波段的模拟太阳直射光反射率补偿量按照以下公式计算：ρ
dc_red
＝α
×
ρ
red
×
e
d_red
/(e
f_red
×vd
e
a_red
×
c
t
)ρ
dc_nir
＝α
×
ρ
nir
×
e
d_nir
/(e
f_nir
×vd
e
a_nir
×
c
t
)式中，ρ
dc_red
和ρ
dc_nir
分别为红波段的模拟太阳直射光反射率补偿量和近红外波段的模拟太阳直射光反射率补偿量，ρ
red
和ρ
nir
分别为红波段和近红外波段反射率，e
d_red
和e
d_nir
分别为红波段和近红外波段的太阳直射辐射，e
f_red
和e
f_nir
分别为红波段和近红外波段的天空散射辐射，e
a_red
和e
a_nir
分别为红波段和近红外波段的地形反射辐射。7.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步
骤6中构建ndvi的校正公式：步骤5中模拟的红波段和近红外波段太阳直射光反射率补偿量与原始反射率一起用于计算校正后的ndvi，从而获得ndvi的校正公式：ndvi
corr
＝(ρ
nir
ρ
dc_nir-ρ
red-ρ
dc_red
)/(ρ
nir
ρ
dc_nir
ρ
red
ρ
dc_red
)式中，ndvi
corr
为地形阴影效应校正后的ndvi值。8.根据权利要求1所述的复杂山地的ndvi地形阴影效应校正方法，其特征在于，所述步骤7为：校正结果的评估方式为：校正前后的ndvi与验证ndvi的密度散点图对比；根据阴影类型(本影和落影)对比阴坡与阳坡的ndvi；校正前后的ndvi与验证ndvi的剖面线对比；评价标准为：密度散点图的动态范围关于1：1线高度对称，且不发生“外溢”现象；校正后本影和落影的ndvi接近阳坡的ndvi；校正后的ndvi剖面线接近验证ndvi剖面线。

技术总结
本发明公开了一种NDVI地形阴影效应校正方法，以解决受太阳高度角和方位角影响而导致的复杂山地阴影区域NDVI较光照区域偏低的问题。该方法以光照区域和阴影区域的太阳辐射差异为基础，引入反映阴影强度的可变系数(α)来模拟阴影区域所接受不到的太阳直射光反射率，阴影区域的模拟太阳直射光反射率作为补偿量与原始反射率一起用于计算校正后的NDVI。本发明公开的方法能够避免本影区域的过度校正，同时，改善落影区域的校正不足，校正后的NDVI不会存在异常值，以一种简单而稳健的方式提高复杂山地NDVI的校正精度。杂山地NDVI的校正精度。杂山地NDVI的校正精度。


技术研发人员：左小清 杨栩 朱大明 李勇发 谢文斌
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/6/7