CN111198162B - 一种城区表面反射率遥感反演方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城区表面反射率遥感反演方法，包括如下步骤，S1、量化城区表面地物目标接收的总辐射；S2、量化传感器入瞳处的辐射亮度；S3、结合步骤S1和步骤S2计算城区表面反射率。优点是：该反演方法通过模拟太阳辐射在“城区—大气”界面的传输过程，考虑了城区建筑物对太阳直接辐射的遮挡、天空视域系数对天空漫辐射的影响、建筑物侧面与地表多次反射效应等物理过程，该模型物理意义明确，可较好地表征城区形态和结构特征对太阳辐射传输过程的影响。

Description

一种城区表面反射率遥感反演方法
技术领域
本发明涉及城市遥感技术领域，尤其涉及一种城区表面反射率遥感反演方法。
背景技术
在城区表面反射率遥感反演过程中，现有的辐射传输模型通常将地表视为“平坦表面”，没有考虑城区下垫面的形态结构特征。城区接收到的太阳辐射由于形态特征的影响已经出现了重新分配，遥感传感器入瞳处接收的电磁辐射信号是对城区下垫面的综合概括，因此，基于当前辐射传输模型对城区表面反射率进行遥感反演，会造成反演的城区表面反射率精度存在不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城区表面反射率遥感反演方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种城区表面反射率遥感反演方法，包括如下步骤，
S1、量化城区表面地物目标接收的总辐射；
S2、量化传感器入瞳处的辐射亮度；
S3、结合步骤S1和步骤S2计算城区表面反射率。
优选的，步骤S1包括如下内容，
S11、量化下行太阳直接辐射；
S12、量化下行天空漫辐射；
S13、量化环境辐射；
S14、根据量化后的下行太阳直接辐射、量化后的下行天空漫辐射以及量化后的环境辐射，得到量化后的城区表面地物目标接收的总辐射。
优选的，步骤S11具体为，利用公式1对下行太阳直接辐射进行量化，
Figure BDA0002361603910000011
其中，
Figure BDA0002361603910000012
为量化后的下行太阳直接辐射；Φ为判断地物目标是否被太阳直射的二值因子，当地物目标处于光照区内能够接收到太阳直接辐射时Φ＝1，当地物目标处于阴影区内无太阳直接辐射时Φ＝0；Es为大气层上界的太阳辐射照度；μs为太阳天顶角θs的余弦值；
Figure BDA0002361603910000021
为下行太阳直接辐射的大气透过率；τ为大气光学厚度。
优选的，步骤S12具体为，利用公式2对下行天空漫辐射进行量化，
Figure BDA0002361603910000022
其中，
Figure BDA0002361603910000023
为量化后的下行天空漫辐射；tdiff为下行天空漫辐射的大气透过率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值，其为该地物目标为中心的天空可视部分球面与半球面的面积比值，V介于0-1之间。
优选的，步骤S13中，所述环境辐射包括第一环境辐射和第二环境辐射，所述第一环境辐射为城区建筑物在接收来自太阳的直接辐射和天空漫辐射后对地物目标产生的反射辐射；所述第二环境辐射为地物目标的上行辐射传输过程中，城区建筑物侧面与地物目标之间经过多次反射作用后，地物目标接收到的辐射；所述第一环境辐射和所述第二环境辐射分别经公式3和公式4量化得到，
Figure BDA0002361603910000024
其中，
Figure BDA0002361603910000025
为量化后的第一环境辐射；
Figure BDA0002361603910000026
为城区建筑物侧面接收到的太阳直接辐射后形成的反射辐射；
Figure BDA0002361603910000027
为城区建筑物侧面接收到天空漫辐射后形成的反射辐射；ρe为城区建筑物侧面的反射率；
Figure BDA0002361603910000028
其中，
Figure BDA0002361603910000029
为量化后的第二环境辐射；ρt为城区表面反射率；m为城区建筑物侧面与地物目标之间的反射次数。
优选的，步骤S13具体为，利用公式5对环境辐射进行量化，获取量化后的环境辐射；
Figure BDA0002361603910000031
其中，
Figure BDA0002361603910000032
为量化后的环境辐射；
Figure BDA0002361603910000033
为第一环境辐射；
Figure BDA0002361603910000034
为第二环境辐射。
优选的，步骤S14具体为，采用公式6计算获得量化后的地物目标接收的总辐射，
Figure BDA0002361603910000035
其中，
Figure BDA0002361603910000036
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure BDA0002361603910000037
为量化后的下行太阳直接辐射；
Figure BDA0002361603910000038
为量化后的下行天空漫辐射；
Figure BDA0002361603910000039
为量化后的环境辐射。
优选的，所述步骤S2具体包括如下内容，
S21、利用公式7量化地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度；
Figure BDA00023616039100000310
其中，
Figure BDA00023616039100000311
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度，
Figure BDA00023616039100000312
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure BDA00023616039100000313
为上行辐射的大气透过率；μv为传感器观测方向的天顶角θv的余弦值；ρt为城区表面反射率；
S22、利用公式8量化地物目标周围环境的上行漫辐射；
Figure BDA00023616039100000314
其中，
Figure BDA00023616039100000315
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射；
Figure BDA00023616039100000316
为量化后的地物目标接收的总辐射；t'diff为上行漫辐射透过率；ρt为城区表面反射率；
S23、利用公式9量化大气程辐射；
Figure BDA00023616039100000317
其中，Lp为量化后的大气程辐射；Es为大气层上界的太阳辐射照度；μs为太阳天顶角θs的余弦值；ρa为大气的反射率；
S24、利用公式(10)获取量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；
Figure BDA00023616039100000318
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；
Figure BDA00023616039100000319
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度；
Figure BDA0002361603910000041
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射；Lp为量化后的大气程辐射；Tv为上行辐射大气透过率，
Figure BDA0002361603910000042
优选的，由于(1-V)<0，当m→∞时，量化后的地物目标接收的总辐射可表示为公式11，
Figure BDA0002361603910000043
则，城区表面反射率可表示为公式12；
Figure BDA0002361603910000044
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；Lp为量化后的大气程辐射；
Figure BDA0002361603910000045
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure BDA0002361603910000046
为量化后的第一环境辐射；
Figure BDA0002361603910000047
为量化后的下行天空漫辐射；Tv为上行辐射大气透过率；ρe为城区建筑物侧面的反射率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值。
本发明的有益效果是：本发明模拟太阳辐射在“城区—大气”界面的传输过程，考虑了城区建筑物对太阳直接辐射的遮挡、天空视域系数对天空漫辐射的影响、建筑物侧面与地表多次反射效应等物理过程，该模型物理意义明确，可较好地表征城区形态和结构特征对太阳辐射的影响。
附图说明
图1是本发明实施例中下行太阳直接辐射到达地物目标的辐射传输过程示意图；
图2是本发明实施例中受大气散射的影响，太阳辐射以漫辐射的形式到达地物目标的辐射传输过程示意图；
图3是本发明实施例中城区建筑物侧面反射太阳辐射到达地物目标的辐射传输过程示意图；
图4是本发明实施例中地物目标与城区建筑物侧面之间发生多次反射的辐射传输过程示意图；
图5是本发明实施例中地物目标光谱辐射亮度到达传感器的辐射传输过程示意图；
图6是本发明实施例中地物目标周围环境的光谱辐射亮度到达传感器的辐射传输过程示意图；
图7是本发明实施例中大气程辐射亮度到达传感器的辐射传输过程示意图；
图8是本发明实施例中“城区—大气”太阳短波辐射传输过程示意图；
图9是本发明实施例中研究区天空视域系数值的空间分布图；
图10是本发明实施例中Landsat 8遥感数据反演城区表面反射率的结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1～图8所示，本实施例中，所述反演方法引入天空视域系数，量化城区下垫面形态结构特征，通过分析“城区—大气”太阳短波辐射传输过程(图8)，构建了顾及城区下垫面形态结构特征的“城区—大气”太阳辐射传输(Urban Solar Radiative Transfer，USRT)模型。所述USRT模型的原理具体包括如下步骤，
S1、量化城区表面地物目标接收的总辐射；
S2、量化传感器入瞳处的辐射亮度；
S3、结合步骤S1和步骤S2计算城区表面反射率。
本实施例中，由于量化后的城区表面地物目标接收的总辐射，等于量化后的下行太阳直接辐射(图1)、下行天空漫辐射(图2)和环境辐射(图3和图4)的总和，如下式，
Figure BDA0002361603910000051
其中，
Figure BDA0002361603910000052
为量化后的地物目标接收的总辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000053
为量化后的下行太阳直接辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000054
为量化后的下行天空漫辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000055
为量化后的环境辐射(W·m-2·μm-1)。
因此，为了量化城区表面地物目标接收的总辐射，需要计算获取量化后的下行太阳直接辐射、下行太阳漫辐射和环境辐射。也就是步骤S1包括如下内容：
S11、量化下行太阳直接辐射；
S12、量化下行天空漫辐射；
S13、量化环境辐射；
S14、根据量化后的下行太阳直接辐射、量化后的下行天空漫辐射以及量化后的环境辐射得到量化后的城区表面地物目标接收的总辐射。
本实施例中，城区建筑物会对太阳辐射产生遮挡作用，使部分地物目标无法接收太阳直接辐射，形成阴影区域。图1为地物目标被太阳直射的情况。
因此，步骤S11具体为，利用公式1对下行太阳直接辐射进行量化，
Figure BDA0002361603910000061
其中，
Figure BDA0002361603910000062
为量化后的下行太阳直接辐射(W·m-2·μm-1)；Φ为判断地物目标是否被太阳直射的二值因子，当地物目标处于光照区(处于光照区内则表示能够接收太阳直接辐射)时Φ＝1，当地物目标处于阴影区(处于阴影区内则表示无太阳直接辐射)时Φ＝0；Es为大气层上界的太阳辐射照度(W·m-2·μm-1)；μs为太阳天顶角θs的余弦值；
Figure BDA0002361603910000063
为下行太阳直接辐射的大气透过率；τ为大气光学厚度。
本实施例中，太阳辐射穿越过大气层时，由于存在大气散射作用，该部分能量以天空漫辐射的形式也可到达地物目标。地物目标接收到的漫辐射与城区建筑物和植被等的遮蔽有关，由于地物目标只能接收到天空可视范围内的天空漫辐射(图2)，下行天空漫辐射可以利用天空视域系数进行量化。
因此，步骤S12具体为，利用公式2对下行天空漫辐射进行量化，
Figure BDA0002361603910000064
其中，
Figure BDA0002361603910000065
为量化后的下行天空漫辐射(W·m-2·μm-1)；tdiff为下行天空漫辐射的大气透过率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值，其为该地物目标为中心的天空可视部分球面与半球面的面积比值，V介于0-1之间，是一个没有量纲的数值。
本实施例中，环境辐射包括两部分，一部分是环境地物反射太阳辐射到达地物目标；另一部分是地物目标和环境地物之间的多次反射效应；可以分两步建模：第一步为，考虑城区建筑物在接收太阳的直接和天空漫辐射后对地物目标的反射作用(图3)；第二步为，在地物目标的上行辐射传输过程专用，城区建筑物侧面会对来自地物目标的辐射产生“截留”作用，其辐射传输过程可采用地物目标和建筑物侧面之间的多次反射过程进行建模(图4)。
因此，步骤S13中，所述环境辐射包括第一环境辐射和第二环境辐射，所述第一环境辐射为城区建筑物侧面在接收来自太阳的直接辐射和天空漫辐射后对地物目标产生的反射辐射；所述第二环境辐射为地物目标的上行辐射传输过程中，城区建筑物侧面与地物目标之间经过多次反射作用后，地物目标接收到的辐射；所述第一环境辐射和所述第二环境辐射分别经公式3和公式4量化得到，
Figure BDA0002361603910000071
其中，
Figure BDA0002361603910000072
为量化后的第一环境辐射(W·m-2·μm-1)；由于在半球空间涵盖的城区下垫面场景中，只有面向太阳的方向才能接收到直接辐射，故该部分反射辐射占总反射面积的一半，即
Figure BDA0002361603910000073
为城区建筑物侧面接收到的太阳直接辐射后形成的反射辐射；
Figure BDA0002361603910000074
为城区建筑物侧面接收到天空漫辐射后形成的反射辐射；ρe为城区建筑物侧面的反射率；
之后，考虑地物目标和建筑物侧面之间经过m次反射作用后，地物目标接收到的辐射可表示为等比数列，如公式4，
Figure BDA0002361603910000075
其中，
Figure BDA0002361603910000076
为量化后的第二环境辐射(W·m-2·μm-1)；ρt为城区表面反射率；m为城区建筑物与地物目标之间的反射次数。
本实施例中，步骤S13具体为，利用公式5对环境辐射进行量化，获取量化后的环境辐射；
Figure BDA0002361603910000081
其中，
Figure BDA0002361603910000082
为量化后的环境辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000083
为第一环境辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000084
为第二环境辐射(W·m-2·μm-1)。
本实施例中，步骤S14具体为，采用公式6计算获得量化后的总辐射，
Figure BDA0002361603910000085
其中，
Figure BDA0002361603910000086
为量化后的地物目标接收的总辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000087
为量化后的下行太阳直接辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000088
为量化后的下行天空漫辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000089
为量化后的环境辐射(W·m-2·μm-1)。
本实施例中，由于(1-V)<0，当m→∞时，可根据等比数列求和公式简化，最后联立公式1至6，可获得城区表面的地物目标接收到的总辐射
Figure BDA00023616039100000810
为：
Figure BDA00023616039100000811
本实施例中，为了量化传感器入瞳处的辐射亮度，则需要量化传感器入瞳处的地物目标辐射亮度(图5)、传感器入瞳处地物目标的环境辐射(图6)以及大气程辐射(图7)，也就是说量化的传感器入瞳处的辐射亮度等于量化后的传感器入瞳处的地物目标辐射亮度、传感器入瞳处地物目标的环境辐射以及大气程辐射之和，具体公式为，
Figure BDA00023616039100000812
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA00023616039100000813
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA00023616039100000814
为量化地物目标周围环境的上行漫辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；Lp为量化后的大气程辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)。
本实施例中，所述步骤S2具体包括如下内容，
S21、利用公式7量化地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射能量；
Figure BDA00023616039100000815
其中，
Figure BDA0002361603910000091
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)，
Figure BDA0002361603910000092
为量化后的地物目标接收的总辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000093
为上行辐射的大气透过率；μv为传感器观测方向的天顶角θv的余弦值；ρt为城区表面反射率；
本实施例中，地物目标周围环境的反射辐射在上行传输过程中，由于大气散射作用也可能被传感器接收(图6)。因此，地物目标周围环境的上行漫辐射可近似量化为如步骤S22；
S22、利用公式8量化地物目标周围环境的上行漫辐射；
Figure BDA0002361603910000094
其中，
Figure BDA0002361603910000095
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000096
为量化后的地物目标接收的总辐射(W·m-2·μm-1)；t'diff为上行漫辐射透过率；ρt为城区表面反射率；
S23、利用公式9量化大气程辐射；
Figure BDA0002361603910000097
其中，Lp为量化后的大气程辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；Es为大气层上界的太阳辐射照度(W·m-2·μm-1)；μs为太阳天顶角θs的余弦值；ρa为大气的反射率；
S24、利用公式(10)获取量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；
Figure BDA0002361603910000098
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000099
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA00023616039100000910
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；Lp为量化后的大气程辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；Tv为上行辐射大气透过率，
Figure BDA00023616039100000911
本实施例中，由于(1-V)<0，当m→∞时，量化后的地物目标接收的总辐射可表示为公式11，
Figure BDA0002361603910000101
则，基于USRT模型获取的城区表面反射率可表示为公式12；
Figure BDA0002361603910000102
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度(W·m-2·sr-1·μm-1)；Lp为量化后的大气程辐射(W·m-2·sr-1·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000103
为量化后的地物目标接收的总辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000104
为量化后的第一环境辐射(W·m-2·μm-1)；
Figure BDA0002361603910000105
为量化后的下行天空漫辐射(W·m-2·μm-1)；Tv为上行辐射大气透过率；ρe为城区建筑物侧面的反射率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值。
实施例二
本实施例中，选择鸟巢周边区域作为研究区，以Landsat 8遥感数据为例，列举基于USRT模型反演城区表面反射率的具体过程。
由实施例一可知，利用遥感反演城区表面反射率时，需确定2个下垫面参数：建筑物侧面反射率(ρe)和天空视域系数(V)。前者根据研究区测定值设定ρe数值；后者基于数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)数据估算图像上每个像元(地物目标)的V值(图9)。
除此之外，传感器入瞳处的辐射亮度(LTOA)利用遥感数据获取；其它太阳辐射和大气参数采用模式(6S辐射传输软件包)模拟方法确定，包括大气层上界的太阳辐照度(Es)、大气程辐射(Lp)、下行直接辐射透过率
Figure BDA0002361603910000106
下行漫辐射透过率(tdiff)、上行辐射大气透过率(Tv)。
根据式(12)，将研究区像元级V值、建筑物反射率和模拟的太阳辐射参数、大气参数代入得到ρt结果(图10)。
为验证USRT模型在城区表面反射率遥感反演中的积极作用，选择城区(研究区)和郊区土地覆被类型为草地的纯净像元进行比较。所选郊区地段由于地形平坦、建筑物稀少，可视为地表建筑物影响小(V值较大)；城区地段由于周围建筑物的影响，因而对其地表位置具有一定建筑物视域遮挡作用(V值较小)，影响辐射传输过程。分析同种土地覆被类型的反射率反演结果，可以解释USRT模型对反射率反演的作用。结果表明，基于USRT模型得到的城区草地端元反射率结果比不考虑下垫面形态特征处理方式得到的结果大；分别将不考虑下垫面形态特征处理方式下城区样本反射率、USRT模型反演的城区样本反射率与郊区样本反射率对比，基于USRT模型反演得到的样本反射率与郊区样本反射率更接近，说明USRT模型对城区表面反射率反演结果有所改进，针对城区表面构建的辐射传输模型对地表反射率的准确反演有积极作用。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明公开了一种城区表面反射率遥感反演方法，本反演方法模拟太阳辐射在“城区—大气”界面的传输过程，考虑了城区建筑物对太阳直接辐射的遮挡、天空视域系数对天空漫辐射的影响、建筑物侧面与地表多次反射等物理过程，该模型物理意义明确，可较好地表征城区形态和结构特征对太阳辐射的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种城区表面反射率遥感反演方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1、量化城区表面地物目标接收的总辐射；步骤S1包括如下内容，
S11、量化下行太阳直接辐射；步骤S11具体为，利用公式1对下行太阳直接辐射进行量化，
Figure FDA0003730526200000011
其中，
Figure FDA0003730526200000012
为量化后的下行太阳直接辐射；Φ为判断地物目标是否被太阳直射的二值因子，当地物目标处于光照区内能够接收到太阳直接辐射时Φ＝1，当地物目标处于阴影区内无太阳直接辐射时Φ＝0；Es为大气层上界的太阳辐射照度；μs为太阳天顶角θs的余弦值；
Figure FDA0003730526200000013
为下行太阳直接辐射的大气透过率；τ为大气光学厚度；
S12、量化下行天空漫辐射；步骤S12具体为，利用公式2对下行天空漫辐射进行量化，
Figure FDA0003730526200000014
其中，
Figure FDA0003730526200000015
为量化后的下行天空漫辐射；tdiff为下行天空漫辐射的大气透过率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值，其为该地物目标为中心的天空可视部分球面与半球面的面积比值，V介于0-1之间；
S13、量化环境辐射；步骤S13中，所述环境辐射包括第一环境辐射和第二环境辐射，所述第一环境辐射为城区建筑物在接收来自太阳的直接辐射和天空漫辐射后对地物目标产生的反射辐射；所述第二环境辐射为地物目标的上行辐射传输过程中，城区建筑物侧面与地物目标之间经过多次反射作用后，地物目标接收到的辐射；所述第一环境辐射和所述第二环境辐射分别经公式3和公式4量化得到，
Figure FDA0003730526200000016
其中，
Figure FDA0003730526200000017
为量化后的第一环境辐射；
Figure FDA0003730526200000018
为城区建筑物侧面接收到的太阳直接辐射后形成的反射辐射；
Figure FDA0003730526200000019
为城区建筑物侧面接收到天空漫辐射后形成的反射辐射；ρe为城区建筑物侧面的反射率；
Figure FDA0003730526200000021
其中，
Figure FDA0003730526200000022
为量化后的第二环境辐射；ρt为城区表面反射率；m为城区建筑物侧面与地物目标之间的反射次数；
步骤S13具体为，利用公式5对环境辐射进行量化，获取量化后的环境辐射；
Figure FDA0003730526200000023
其中，
Figure FDA0003730526200000024
为量化后的环境辐射；
Figure FDA0003730526200000025
为第一环境辐射；
Figure FDA0003730526200000026
为第二环境辐射；
S14、根据量化后的下行太阳直接辐射、量化后的下行天空漫辐射以及量化后的环境辐射，得到量化后的城区表面地物目标接收的总辐射；步骤S14具体为，采用公式6计算获得量化后的地物目标接收的总辐射，
Figure FDA0003730526200000027
其中，
Figure FDA0003730526200000028
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure FDA0003730526200000029
为量化后的下行太阳直接辐射；
Figure FDA00037305262000000210
为量化后的下行天空漫辐射；
Figure FDA00037305262000000211
为量化后的环境辐射；
S2、量化传感器入瞳处的辐射亮度；所述步骤S2具体包括如下内容，
S21、利用公式7量化地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度；
Figure FDA00037305262000000212
其中，
Figure FDA00037305262000000213
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度，
Figure FDA00037305262000000214
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure FDA00037305262000000215
为上行辐射的大气透过率；μv为传感器观测方向的天顶角θv的余弦值；ρt为城区表面反射率；
S22、利用公式8量化地物目标周围环境的上行漫辐射；
Figure FDA00037305262000000216
其中，
Figure FDA00037305262000000217
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射；
Figure FDA00037305262000000218
为量化后的地物目标接收的总辐射；t'diff为上行漫辐射透过率；ρt为城区表面反射率；
S23、利用公式9量化大气程辐射；
Figure FDA0003730526200000031
其中，Lp为量化后的大气程辐射；Es为大气层上界的太阳辐射照度；μs为太阳天顶角θs的余弦值；ρa为大气的反射率；
S24、利用公式(10)获取量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；
Figure FDA0003730526200000032
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；
Figure FDA0003730526200000033
为量化后的地物目标反射辐射经过大气衰减后的辐射亮度；
Figure FDA0003730526200000034
为量化后的地物目标周围环境的上行漫辐射；Lp为量化后的大气程辐射；Tv为上行辐射大气透过率，
Figure FDA0003730526200000035
S3、结合步骤S1和步骤S2计算城区表面反射率；
由于(1-V)<0，当m→∞时，量化后的地物目标接收的总辐射可表示为公式11，
Figure FDA0003730526200000036
则，城区下垫面反射率可表示为公式12；
Figure FDA0003730526200000037
其中，LTOA为量化后的传感器入瞳处的辐射亮度；Lp为量化后的大气程辐射；
Figure FDA0003730526200000038
为量化后的地物目标接收的总辐射；
Figure FDA0003730526200000039
为量化后的第一环境辐射；
Figure FDA00037305262000000310
为量化后的下行天空漫辐射；Tv为上行辐射大气透过率；ρe为城区建筑物侧面的反射率；V为当前地物目标对应的天空视域系数值。
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