常见大气校正模型及6S模型安装部署【20241028】

⛄常见大气校正模型

大气校正是遥感图像标准化处理的重要环节，消除太阳辐射传输过程中大气对于遥感图像的影响，提高影像的清晰度，获取地物真实的光谱信息。由于大气条件较为复杂，且随区域地理分布和观测时间是动态变化的，国内外研究学者进行大量的研究工作，目前大气校正算法主要包括：基于辐射传输模型的大气校正算法、基于经验统计模型的大气校正和神经网络大气校正算法。

基于辐射传输模型的大气校正方法主要包括LOWTRAN模型、MODTRAN模型、FLAASH模型、6S模型等，该方法充分考虑辐射传输过程中大气以及临近效应等的影响，是利用电磁波在大气中的辐射传输原理构建起来的，设置合适的大气校正参数是其最为关键的步骤，合适的参数能够反映大气分子、气溶胶等粒子的散射和水汽、臭氧等物质的吸收过程。基于经验统计模型的大气校正方法主要包括经验线性法、暗像元法、QUAC模型等，利用先验知识或实测数据，直接由遥感图像自身消除大气影响。神经网络方法是一种有效的非线性逼近方法，是功能强大且灵活多变的大气校正方法。

Sen2cor是欧空局官方提供的Sentinel2 MSI影像的大气校正方法，用于生成L2级陆地产品。该算法是一种半经验算法，集成了基于图像检索和LibRadtran(辐射传输计算软件包)模型的查找表(Look-Up-Tables, LUTs)，以消除S2 MSI影像的大气影响。该方法将生成的大气校正查找表集成在程序中，这一操作简化了操作流程并缩短了程序运行的时间。

La SRC是美国地质勘探局(USGS)专门为Landsat8数据设计的大气校正程序，主要用于支持地面遥感应用。USGS仅提供美国境内的La SRC产品，所以国内无法利用La SRC来进行大气校正，但RSD(Remote Sensing Desktop)软件引进了该算法的核心代码，重写全部流程管理代码，可以实现国内产品的La SRC大气校正，对相同数据集的RSD L8大气校正和USGS LaSRC产品进行对比，其差异可以忽略不计，所以可以用RSD L8来替代La SRC产品。

ACOLITE是由比利时皇家自然科学研究所开发的Landsat8 OLI和Sentinel2 MSI处理软件，该软件用于校正沿海和内陆水域的图像，是一个完全基于图像的处理器。ACOLITE有两种内置大气校正方法，分别是指数外推(EXP)和暗光谱拟合(DSF)，DSF是通过自动搜索场景或子场景中的暗目标来构建光谱，从而来计算大气路径反射率，而不预先定义暗带，对气溶胶的空间变异性具有鲁棒性，与EXP算法相比有更好的应用潜力.

iCOR是一种基于场景的大气校正处理器，可以处理沿海、内陆或过渡水域和陆地上收集的卫星数据。该处理器包括以下步骤：基于近红外842nm波段识别陆地和水的像元；使用陆地像元来推导气溶胶光学厚度，并使用SIMEC对水域和陆地目标的固定背景范围进行邻接校正；最后求解辐射传输方程。利用SNAP中的iCOR插件来完成iCOR大气校正(需配置Python2.7相关环境)。

参考文献（模型的详细阐述）：

[1]张焕炜.Landsat-8大气校正水陆邻近像元效应改进模型及在水深遥感的应用研究[D].2023.

[2]李海翠.鄱阳湖大气校正方法适用性评价研究[D].江西理工大学,2022.

⛄6S大气校正模型

6S大气校正模型是美国马里兰大学地理系Vermote等人于1997年在5S模型的基础上改进的，很好地模拟太阳光在太阳－地面目标－传感器的传输过程中所受到的大气影响。相对5S模型，6S模型考虑了地面目标的海拔高度、非朗伯平面的情况和新的吸收气体种类(CH4，N2O，CO)，提高了瑞利和气溶胶散射作用的计算精度。光谱步长提高到了2.5nm。6S模型建立在辐射传输理论基础之上，模型应用范围广，不受研究区特点及目标类型等的影响。

Py6S只是6S模型的一个接口，没有可执行的编译文件。如果只安装Py6S会提示如下错误信息，所以需要编译制作可执行文件。

# 测试
from Py6S import *
print(SixS.test())

# 输出异常
6S wrapper script by Robin Wilson
Error: cannot find the sixs executable in $PATH or current directory.
None

👀6S模型安装

（1）安装包准备

• x86_64-8.1.0-release-win32-seh-rt_v6-rev0.7z（mingw64）

• make-3.81.exe

• tar-1.13-1-bin.exe

• Fort99.zip

• 6SV-1.1.tar

• Py6S-1.9.2.tar.gz

安装包打包下载地址：安装包链接（https://download.youkuaiyun.com/download/twg666/89930630）

（2）mingw64安装及测试

下载压缩包x86_64-8.1.0-release-win32-seh-rt_v6-rev0.7z，解压缩并放置对应路径，配置环境变量。

• 配置步骤：我的电脑→属性→高级系统设置→选择环境变量→系统变量→选择"Path"→添加环境变量（mingw的bin文件的路径）。

• 命令测试：CMD命令行中输入g++ -v、gcc -v、gdb -v命令，显示对应的版本信息即可。

# 小编mingw64的bin路径
D:\Py6S\mingw64\bin
    
# mingw64测试，CMD命令行中输入以下命令。
Microsoft Windows [版本 10.0.22631.4317]
(c) Microsoft Corporation。保留所有权利。

C:\Users\twg>g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=D:/Py6S/mingw64/bin/../libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/lto-wrapper.exe
Target: x86_64-w64-mingw32
Configured with: ../../../src/gcc-8.1.0/configure --host=x86_64-w64-mingw32 --build=x86_64-w64-mingw32 --target=x86_64-w64-mingw32 --prefix=/mingw64 --with-sysroot=/c/mingw810