高分一号(GF-1)大气校正-基于py6s模型

高分一号大气校正实践指南

前言

高分一号(GF-1)卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项的首发星，其数据在大气校正处理中需要注意一些特殊参数设置。本文将详细介绍基于py6s模型的大气校正方法，重点关注2022年后数据格式变化带来的参数调整。

参考实现：Zhaoguanhua/AtmosphericCorrection

一、6S模型参数详解

1.1 几何参数设置

6S模型中的几何参数对校正结果影响显著，需要特别注意高分一号数据头文件的变化：

• 2022年前数据：SolarZenith存储的是太阳高度角，需要转换为天顶角(90-高度角)
• 2022年后数据：SolarZenith直接存储太阳天顶角，无需转换

建议处理流程：

1. 使用ENVI国产卫星工具或陆地观测卫星数据服务平台确认数据版本
2. 根据数据采集时间选择正确的参数处理方式

# 几何参数设置示例
s.geometry = Geometry.User()

# 太阳位置参数
# 注意：2022年后数据SolarZenith已经是天顶角，无需90-转换
s.geometry.solar_z = float(dom.getElementsByTagName('SolarZenith')[0].firstChild.data)
s.geometry.solar_a = float(dom.getElementsByTagName('SolarAzimuth')[0].firstChild.data)

# 卫星观测几何参数
# 建议使用实际观测角度而非默认值(0,0)
s.geometry.view_z = float(dom.getElementsByTagName('SatelliteZenith')[0].firstChild.data)
s.geometry.view_a = float(dom.getElementsByTagName('SatelliteAzimuth')[0].firstChild.data)

参考阅读：6S大气校正原理详解

1.2 大气与地表参数

# 气溶胶类型设置
# 大陆型气溶胶适用于大多数内陆地区
s.aero_profile = AtmosProfile.PredefinedType(AeroProfile.Continental)

# 下垫面反射率
# 0.36为典型植被覆盖区值，可根据实际地表类型调整
s.ground_reflectance = GroundReflectance.HomogeneousLambertian(0.36)

# 气溶胶光学厚度(AOT)
# 此值对应能见度约40km，晴天条件
# 可通过MODIS等气溶胶产品获取更精确值
s.aot550 = 0.14497

参数选择建议：

1. 沿海地区考虑使用海洋型气溶胶(AeroProfile.Maritime)
2. 城市区域可考虑使用城市型气溶胶(AeroProfile.Urban)
3. 气溶胶光学厚度建议使用同步的MODIS或VIIRS产品

二、光谱响应函数更新

高分一号卫星的光谱响应函数(SRF)是大气校正的关键参数，需要定期更新以确保精度。

2.1 获取最新参数

官方资源下载：

• 定标系数与光谱响应函数
• 资源卫星应用中心数据下载

2.2 配置文件更新方法

1. 编辑RadiometricCorrectionParameter.json文件
2. 添加对应传感器和波段的参数：
   • 增益(Gain)和偏移(Offset)值
   • 插值后的光谱响应函数(2.5nm间隔)

// 示例配置结构
{
  "GF1": {
    "band1": {
      "gain": 0.123,
      "offset": 0.045,
      "srf": [0.001, 0.002, ...] // 2.5nm间隔的SRF值
    },
    // 其他波段...
  }
}

详细教程参考：高分卫星光谱响应函数自定义方法