Page 178 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期
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1906                            武 汉 大 学 学 报  （信 息 科 学 版）                        2025 年 9 月

                程如下：（1）云雾剔除。考虑到海洋光学数据易                           耀光反射特征，传统适用于粗空间分辨率影像的
                受云、雨、雾等大气条件影响             ［23］ ，为保障后续水体          经典耀光校正方法（如 Cox-Munk 模型）受限于遥
                像元的定量分析质量，优先选取目视解译下无云                            感尺度效应，难以直接应用。因此，发展基于谱
                或少云的观测数据；（2）水体清洁度筛选。谱间                           间关系的耀光校正方法，已成为目前高空间分辨
                关系法更适用于清洁海水区域，因而避开如江苏                            率遥感数据中较为有效的处理策略。本文采用
                近岸辐射沙脊群等高悬浮泥沙浓度的近岸水域；                            谱间关系法     ［16］ 进行 CZI 数据的耀光校正，其核心
                （3）数据预处理。针对 CZI 的 L1B 级辐亮度数据                     计算式为：
                进行瑞利散射校正         ［24-25］ ，生成空间分辨率为 50 m                                        - β)      （2）
                                                                          R RC deglint  = R RC - α( R RC NIR
                的 瑞 利 校 正（Rayleigh correction，RC）反 射 率 数                         分别为耀光和近红外的 RC 反
                                                                 式中， R RC deglint 、 R RC NIR
                据，计算公式如下：                                        射率；参数 α 表示统计窗口内可见光波段与近红
                                               )
                                   π( L total - L RC             外波段反射率之间的线性关系斜率，反映了耀光
                             R RC =                     （1）
                                      F 0 cos θ 0
                                                                 在两个波段间的强度比例；参数 β 为统计窗口中
                式中，RRC 为 RC 反射率；L total 为卫星接收的总辐亮
                                                                 近红外波段反射率的最小值，用以估算该区域内
                度 ；L RC 为 瑞 利 散 射 辐 亮 度 ，通 过 瑞 利 查 找 表 获
                                                                 大气散射与天空光在近红外波段的贡献。
                取；F 0 为地外太阳辐照度；θ 0 为太阳天顶角。随后
                                                                     由于统计窗口的选取将直接影响 α 和 β 的计
                对 R RC 数 据 进 行 几 何 校 正 与 投 影 转 换 ，使 用 Py⁃
                                                                 算结果，因此应合理确定窗口位置及其包含的水
                thon 提 取 地 理 控 制 点 ，采 用 多 项 式 方 法 进 行 校
                                                                 体特征。在选取统计窗口时，应遵循以下准则：
                正，将数据从原始图像坐标系映射至 WGS-84 地
                                                                （1）窗口范围内应涵盖多个耀光强度水平，用于
                理坐标系，并进一步重投影至通用横轴墨卡托投
                                                                 捕捉光谱响应的变化；（2）窗口范围内应包含低
                影坐标系。
                                                                 粗糙度水体区域，认为其中存在受耀光干扰相对
                     CZI RC 反射率数据真彩色合成图像如图 1
                                                                 较小的像元，其在近红外波段的反射率可代表大
                所示，其中影像中的 a 1、b 1、c 1、d 1 区域为统计窗口，
                                                                 气散射和天空辐射的背景信号；（3）基于水体在
                用于计算耀光校正参数，a 2、b 2、c 2、d 2 与 a 3、b 3、c 3、d 3
                                                                 NIR/SWIR 波段对入射光的强吸收特性，需尽量
                区域为各图像耀光反射区的放大图，包含海面不
                                                                 避开高悬浮物浓度区域（如近岸浑浊水域），以免
                同的耀光反射图像特征。
                                                                 影响回归分析的准确性。
                     在 CZI 数据中，可以观测到两类典型的耀光
                                                                     基于上述条件，在图 1 的 a 1、b 1、c 1、d 1 区域中
                反射特征。第一类是统计特征，这类特征主要与
                                                                 分别选取了 4 个具有代表性的统计窗口构建样本
                观测几何和海面粗糙度相关，空间变化很明显，
                                                                 集，对可见光与近红外波段的 RC 反射率进行线
                如图 1 中表现为整景影像中自西向东方向的耀光
                                                                 性拟合分析，最终提取出 4 组耀光校正参数。利
                强度变化；第二类是离散性特征，包括船只尾迹、
                                                                 用上述公式对 CZI 影像进行逐像元校正。
                海洋涡旋、锋面和低粗糙度反射区等局部扰动产
                生的耀光反射差异         ［26］ ，如图 1 中 a 3 区域展示了高         3 结果与分析
                空间分辨率下观测到的典型船尾开尔文波，夹角
                       ［27］
                约 19.5°  ；b 3 区域为受到耀光干扰而边界不清的                    3.1 耀光校正参数
                海面涡旋；c 3 区域包含多种扰动特征，如船尾波、                            在 CZI 数据的耀光反射校正中，选取合适的
                锋面与低反射斑块；d 3 区域则同时呈现了多条船                         统计窗口并据此确定有效的校正参数是其中最关
                尾开尔文波以及耀光干扰引起的真彩色合成影                             键的步骤。本文以图 1 中白色虚线框 a 1、b 1、c 1、d 1
                像的色调偏差，这是由不同波段耀光反射差异所                            区域为统计窗口，通过 3 个可见光波段与 NIR 波段
                致。需要明确的是，这些耀光反射信号难以通过                            的 RC 校正反射率之间的线性回归分别计算耀光
                传统 Cox-Munk 海面耀光反射模型予以消除，必                       校正参数，相关结果如图 2 所示。图 2 中，R 表示
                                                                                                        2
                须结合 CZI 影像的特性开展专门的耀光校正方法                         相关系数，RMSE（root mean square error）为均方
                研究，以提升水色遥感产品的质量与可靠性。                             根误差，R RC460、R RC560、R RC650 分别为在 460 nm、
                                                                 560 nm、650 nm 的 RC 反射率。根据图 1 中不同统
                2 CZI 数据耀光校正                                     计窗口下耀光反射的变化情况以及图 2 中相应波

                                                                 段间的统计关系，可以归纳出以下结论：（1）在开
                     针对高空间分辨率海洋光学数据中复杂的
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