8.-第三章(4)-遙感影像輻射校正講解

1、 遙感圖像的輻射校正遙感圖像的輻射校正 張超張超中國農(nóng)業(yè)大學(xué)中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院地理信息工程系地理信息工程系2022年年5月月2日星期一日星期一本次課程主要內(nèi)容本次課程主要內(nèi)容l引起輻射誤差的原因引起輻射誤差的原因l由于大氣影響引起的輻射誤差校正由于大氣影響引起的輻射誤差校正l由于太陽輻射不同引起的輻射誤差校正由于太陽輻射不同引起的輻射誤差校正輻射校正定義輻射校正定義 利用傳感器觀測目標(biāo)的反射或輻射能量時(shí)，由利用傳感器觀測目標(biāo)的反射或輻射能量時(shí)，由于測量值包含了于測量值包含了太陽位置太陽位置、地形起伏地形起伏、大氣大氣等等外界條件，或因傳感器的性能不完備等引起的外界

2、條件，或因傳感器的性能不完備等引起的輻射失真，所以傳感器得到的測量值與目標(biāo)實(shí)輻射失真，所以傳感器得到的測量值與目標(biāo)實(shí)際的光譜反射際的光譜反射/發(fā)射率或光譜輻射亮度等物理發(fā)射率或光譜輻射亮度等物理量不一致。量不一致。 消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種噪聲消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種噪聲的過程稱為輻射（量）校正（的過程稱為輻射（量）校正（radiometric correction ; radiometric calibration（需要有標(biāo)（需要有標(biāo)定物）定物）大氣輻射校正作用大氣輻射校正作用l 不同時(shí)間或不同傳感器收集的影像進(jìn)行對(duì)比和不同時(shí)間或不同傳感器收集的影像進(jìn)行對(duì)比和共同應(yīng)用

3、，相同地物有相似的輻亮度（反射率），共同應(yīng)用，相同地物有相似的輻亮度（反射率），以便進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和變化監(jiān)測；以便進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測和變化監(jiān)測；l 將影像像元光譜與地面收集或?qū)嵉販y定的光譜將影像像元光譜與地面收集或?qū)嵉販y定的光譜進(jìn)行對(duì)比，使影像上的光譜信息更接近于地面地進(jìn)行對(duì)比，使影像上的光譜信息更接近于地面地物的光譜信息；物的光譜信息；l 定量遙感必須做大氣輻射校正定量遙感必須做大氣輻射校正 ，如農(nóng)情監(jiān)測、如農(nóng)情監(jiān)測、估產(chǎn)等估產(chǎn)等1 圖像的輻射糾正原因圖像的輻射糾正原因 1.1為什么要進(jìn)行輻射糾正？為什么要進(jìn)行輻射糾正？ 1） 傳感器本身的產(chǎn)生的誤差；傳感器本身的產(chǎn)生的誤差； 2）外界（自然）條件引

4、起的誤差）外界（自然）條件引起的誤差與幾何畸變產(chǎn)生原因類似與幾何畸變產(chǎn)生原因類似形成形成“同物異譜同物異譜，異物同譜異物同譜”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 圖像不能真實(shí)地反映不同地物的光譜特征，圖像不能真實(shí)地反映不同地物的光譜特征，影響了遙感數(shù)字圖像的質(zhì)量和應(yīng)用。影響了遙感數(shù)字圖像的質(zhì)量和應(yīng)用。 遙感器的響應(yīng)特性引起的輻射誤差遙感器的響應(yīng)特性引起的輻射誤差l 對(duì)于框幅式攝影機(jī)，主要由于透鏡中心和邊緣的對(duì)于框幅式攝影機(jī)，主要由于透鏡中心和邊緣的透射光強(qiáng)度不一致造成的透射光強(qiáng)度不一致造成的l 對(duì)于掃描成像，包括：對(duì)于掃描成像，包括： 一、光電轉(zhuǎn)換誤差；一、光電轉(zhuǎn)換誤差； 二、探測器增益變化引起的誤差。二、探測器增

5、益變化引起的誤差。l 另外，還包括，由探測器單元不一致引起的條紋另外，還包括，由探測器單元不一致引起的條紋誤差，由存儲(chǔ)設(shè)備和噪聲引起的斑點(diǎn)誤差。誤差，由存儲(chǔ)設(shè)備和噪聲引起的斑點(diǎn)誤差。 遙感儀器誤差導(dǎo)致接收的圖像不均勻，產(chǎn)生條紋遙感儀器誤差導(dǎo)致接收的圖像不均勻，產(chǎn)生條紋等現(xiàn)象，但是這種畸變一般在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，等現(xiàn)象，但是這種畸變一般在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中，由生產(chǎn)單位（地面站）根據(jù)傳感器參數(shù)進(jìn)行校正，由生產(chǎn)單位（地面站）根據(jù)傳感器參數(shù)進(jìn)行校正，一般不需要用戶進(jìn)行校正。一般不需要用戶進(jìn)行校正。 外界（自然）條件引起的輻射誤差外界（自然）條件引起的輻射誤差1、大氣對(duì)電磁輻射的影響、大氣對(duì)電磁輻射的影響 大

6、氣的散射、大氣的散射、 反射和吸收反射和吸收用戶應(yīng)該考慮的主要是大氣影響造成的畸用戶應(yīng)該考慮的主要是大氣影響造成的畸變，特別是定量遙感。變，特別是定量遙感。2、太陽輻射引起的輻射誤差、太陽輻射引起的輻射誤差 1）太陽位置引起的輻射誤差）太陽位置引起的輻射誤差 2）地表地形起伏引起的輻射誤差）地表地形起伏引起的輻射誤差反射率反射率 反射率是反射輻射通量與入射通量的比反射率是反射輻射通量與入射通量的比值，是值，是0-1之間的無量綱的值之間的無量綱的值 =reflected/ i 通常用反射率描述各種地物的光譜反射通常用反射率描述各種地物的光譜反射特性。特性。 分為：鏡面反射、方向反射、漫反射（分為

7、：鏡面反射、方向反射、漫反射（各向同性）各向同性） 反射率是地物自身的屬性反射率是地物自身的屬性一個(gè)基本概念一個(gè)基本概念 ： 2、由于大氣引起輻射誤差校正、由于大氣引起輻射誤差校正大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 進(jìn)入進(jìn)入大氣大氣的太陽輻射會(huì)發(fā)生反射、折射、吸收的太陽輻射會(huì)發(fā)生反射、折射、吸收、散射和透射。其中對(duì)傳感器接收影響較大的、散射和透射。其中對(duì)傳感器接收影響較大的是吸收和散射。是吸收和散射。 大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 無大氣：無大氣： 在沒有大氣存在時(shí)，傳感器接收的輻照度，在沒有大氣存在時(shí)，傳感器接收的輻照度，只與太陽輻射到地面的輻照度和地物反射率只與太陽輻射到地面的輻

8、照度和地物反射率有關(guān)。有關(guān)。 設(shè)設(shè)E0為波長為波長的入射輻照度，的入射輻照度，為入射方為入射方向的天頂角，當(dāng)無大氣存在時(shí)，地面上單位向的天頂角，當(dāng)無大氣存在時(shí)，地面上單位面積的輻照度為：面積的輻照度為： cos0EE 太陽光為太陽光為方向光束方向光束大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 假定地表面是朗伯體，假定地表面是朗伯體， 其表面為其表面為漫反射漫反射，則某方向物體的輻射亮度，則某方向物體的輻射亮度為為： 是地物反射率；是地物反射率； 是半球球面度（半球反射）是半球球面度（半球反射） cos00ERERLR大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 傳感器接收信號(hào)時(shí)，傳感器接收信號(hào)時(shí)， 受儀器的

9、影響還有一個(gè)系統(tǒng)受儀器的影響還有一個(gè)系統(tǒng)增益因子增益因子 ，這時(shí)進(jìn)入傳感器的亮度值為：這時(shí)進(jìn)入傳感器的亮度值為：Scos00SERL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 由于大氣的存在，由于大氣的存在， 輻射經(jīng)過大氣吸收和散射，透過率小于輻射經(jīng)過大氣吸收和散射，透過率小于1 1，從而減，從而減弱了原信號(hào)的強(qiáng)度。同時(shí)大氣的散射光也有一部分弱了原信號(hào)的強(qiáng)度。同時(shí)大氣的散射光也有一部分直接或經(jīng)過地物反射進(jìn)入到傳感器，這兩部分輻射直接或經(jīng)過地物反射進(jìn)入到傳感器，這兩部分輻射又增強(qiáng)了信號(hào)，但卻不是有用的。在入射方向有與又增強(qiáng)了信號(hào)，但卻不是有用的。在入射方向有與入射天頂角入射天頂角和波長和波長有關(guān)的有關(guān)

10、的透過率透過率T；反射后；反射后，在反射方向上有與反射天頂角，在反射方向上有與反射天頂角和波長和波長又有關(guān)又有關(guān)的的透過率透過率T。因此進(jìn)入傳感器的輻亮度值為。因此進(jìn)入傳感器的輻亮度值為 cos01STETRL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 由于大氣分子和氣溶膠等散射，使得鄰近區(qū)域由于大氣分子和氣溶膠等散射，使得鄰近區(qū)域?qū)μ栞椛涞姆瓷浣?jīng)大氣散射，部分能量進(jìn)入對(duì)太陽輻射的反射經(jīng)大氣散射，部分能量進(jìn)入傳感器，其輻照度為傳感器，其輻照度為ED，其輻亮度值為（此值，其輻亮度值為（此值通常很小，有人主張忽略不計(jì)）通常很小，有人主張忽略不計(jì)）DESTRL2 相當(dāng)部分的散射相當(dāng)部分的散射 沒有到達(dá)地

11、面，向上通過大氣直接進(jìn)入傳感沒有到達(dá)地面，向上通過大氣直接進(jìn)入傳感器，這部分輻射稱為程輻射器，這部分輻射稱為程輻射度，輻亮度為度，輻亮度為 。pL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 可見，由于大氣影響的存在，實(shí)際到達(dá)傳可見，由于大氣影響的存在，實(shí)際到達(dá)傳感器的輻射亮度是前面所分析的三感器的輻射亮度是前面所分析的三項(xiàng)之和項(xiàng)之和，即，即pLLLL21pDSLETESRTL)cos(0輻射傳輸方程輻射傳輸方程)()(), 0(sec),(021beWeEKEHTeZZTE為傳感器輸入輻射度為傳感器輸入輻射度K 為傳感器的光譜響應(yīng)系數(shù)；為傳感器的光譜響應(yīng)系數(shù)；為地

12、物的波譜反射系數(shù)；為地物的波譜反射系數(shù)；E0為太陽輻射照度為太陽輻射照度T（Z1，Z2）為）為Z1到到Z2區(qū)段的大氣層光學(xué)厚度區(qū)段的大氣層光學(xué)厚度為太陽天頂角為太陽天頂角；為地物的為地物的發(fā)射率發(fā)射率系數(shù)系數(shù)We()為與地物同溫度黑體的發(fā)射通量密度為與地物同溫度黑體的發(fā)射通量密度H為平臺(tái)高度；為平臺(tái)高度；b為大氣輻射所形成的天空輻射照度為大氣輻射所形成的天空輻射照度輻射傳輸方程輻射傳輸方程 從輻射傳輸方程可以看出，傳感器的輸從輻射傳輸方程可以看出，傳感器的輸出出E除了與地物本身的反射和發(fā)射波譜除了與地物本身的反射和發(fā)射波譜特性有關(guān)外，還與傳感器的光譜響應(yīng)特特性有關(guān)外，還與傳感器的光譜響應(yīng)特性、

13、大氣條件、光照情況等因素有關(guān)性、大氣條件、光照情況等因素有關(guān)。大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析比較以下兩個(gè)公式：比較以下兩個(gè)公式： 大氣的主要影響是減少了大氣的主要影響是減少了圖像的對(duì)比度，使圖像的對(duì)比度，使原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因子。原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因子。 pDSLETESRTL)cos(0cos00SERL有大氣無大氣大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 無大氣時(shí)（無大氣時(shí)（a)a)白處亮度值為白處亮度值為50，黑處亮度值為，黑處亮度值為0，則亮度對(duì)比則亮度對(duì)比C1 =（500）501。當(dāng)有大氣影。當(dāng)有大氣影響時(shí)響時(shí)(b)(b)，乘上透過率后假定減少，乘上透過率后假定減少

14、10，亮度值減，亮度值減少到少到45，而由于，而由于L L2 2和和 L Lp p 存在，黑白處亮度均增加存在，黑白處亮度均增加 10，這樣亮度對(duì)比變成，這樣亮度對(duì)比變成 C2 =（55-10)/)/559/ /11?？梢姡梢?，對(duì)比度對(duì)比度減小，圖像質(zhì)減小，圖像質(zhì)量下降了量下降了 大氣輻射校正的方法大氣輻射校正的方法 1、近似大氣校正、近似大氣校正2、基于模型的大氣校正、基于模型的大氣校正大氣影響的粗略糾正大氣影響的粗略糾正 嚴(yán)格地說，去除大氣影響是將公式嚴(yán)格地說，去除大氣影響是將公式 中的附加項(xiàng)和附加因子求出，最終求出地物中的附加項(xiàng)和附加因子求出，最終求出地物反射率反射率R，從而恢復(fù)遙感影

15、像中地面目標(biāo)的真，從而恢復(fù)遙感影像中地面目標(biāo)的真實(shí)面目。當(dāng)大氣透過率變化不大時(shí)，有時(shí)只要實(shí)面目。當(dāng)大氣透過率變化不大時(shí)，有時(shí)只要去掉含去掉含ED和和L Lp p的數(shù)據(jù)項(xiàng)就可修正圖像的亮度。的數(shù)據(jù)項(xiàng)就可修正圖像的亮度。這種對(duì)大氣影響的糾正是通過糾正輻射亮度的這種對(duì)大氣影響的糾正是通過糾正輻射亮度的辦法實(shí)現(xiàn)的，因此也稱作輻射校正。辦法實(shí)現(xiàn)的，因此也稱作輻射校正。 pDSLETESRTL)cos(0大氣影響的粗略糾正大氣影響的粗略糾正 精確的校正公式需要找出每個(gè)波段像元亮精確的校正公式需要找出每個(gè)波段像元亮度值與地物反射率的關(guān)系。為此需得到衛(wèi)度值與地物反射率的關(guān)系。為此需得到衛(wèi)星飛行時(shí)的大氣參數(shù)，以

16、求出透過率星飛行時(shí)的大氣參數(shù)，以求出透過率T T、T T等因子。如果不通過特別的觀測，一般等因子。如果不通過特別的觀測，一般很難得到這些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些很難得到這些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些簡化的處理方法簡化的處理方法，只去掉主要的大氣影響，只去掉主要的大氣影響，使圖像質(zhì)量滿足基本要求。，使圖像質(zhì)量滿足基本要求。 大氣影響的粗略糾正大氣影響的粗略糾正 粗略校正指通過比較簡便的方法去掉式粗略校正指通過比較簡便的方法去掉式 中的中的Lp，即程輻射度，從而改善圖像質(zhì)量。，即程輻射度，從而改善圖像質(zhì)量。 可以認(rèn)為，程輻射度在同一幅圖像的有限面積可以認(rèn)為，程輻射度在同一幅圖像的有限面積內(nèi)是一個(gè)常數(shù)

17、，其值的大小只與波段有關(guān)。內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，其值的大小只與波段有關(guān)。 pDSLETESRTL)cos(0暗物體扣除法暗物體扣除法(Dark object subtraction)(1)在影像中選擇暗物體在影像中選擇暗物體(2)假定暗物體的光譜值為假定暗物體的光譜值為0。(3)如果暗物體的光譜不為如果暗物體的光譜不為0，則認(rèn)為這是，則認(rèn)為這是大氣作用的效果。大氣作用的效果。(4)將影像中所有像元值減去暗物體的數(shù)值。將影像中所有像元值減去暗物體的數(shù)值。問題：易過度校正，暗物體可能不好找。問題：易過度校正，暗物體可能不好找。 陡峭地形的陰影（暗物體）陡峭地形的陰影（暗物體） 暗物體的暗物體的DN值不為值

18、不為0以紅外波段校正可見光波段以紅外波段校正可見光波段 大氣散射（瑞利散射、米氏散射）的選大氣散射（瑞利散射、米氏散射）的選擇性，即波長越短，大氣散射越大；波擇性，即波長越短，大氣散射越大；波長越長，大氣散射越小長越長，大氣散射越小 直方圖法或回歸分析確定直方圖法或回歸分析確定a值值 糾正方法：糾正方法： 差值法差值法TM的第7波段（短波紅外，2.08-2.35微米）TM的第4波段（近紅外，0.76-0.9微米）黑暗物體的灰度統(tǒng)計(jì)直方圖黑暗物體的灰度統(tǒng)計(jì)直方圖以長波波段（短波紅外）校正短以長波波段（短波紅外）校正短波波段（可見光、近紅外）波波段（可見光、近紅外）7TMbiaiTMi黑 暗 物

19、體 ： 可黑 暗 物 體 ： 可見光和紅外波段見光和紅外波段2維散點(diǎn)圖，建維散點(diǎn)圖，建立線性回歸方程。立線性回歸方程。經(jīng)驗(yàn)線性法經(jīng)驗(yàn)線性法(Empirical line)(1)(1)測量地物光譜（暗物體，亮物體）；測量地物光譜（暗物體，亮物體）；(2)(2)確定影像的確定影像的DNDN值值(observed)(observed)與地面測量的光譜與地面測量的光譜(ground truth)(ground truth)對(duì)應(yīng)的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域 ；(3)(3)擬合確定相應(yīng)參數(shù)；擬合確定相應(yīng)參數(shù)；(4)(4)對(duì)影像進(jìn)行校正。對(duì)影像進(jìn)行校正。問題：需要地面同步測量。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)。問題：需要地面同步

20、測量。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)。L=a+bRL為遙感圖像亮為遙感圖像亮度值，度值，R為地面為地面測量值，測量值，a，b為為待定系數(shù)待定系數(shù)Empirical Line calibration Use Empirical Line calibration to force spectral data to match selected field reflectance spectra. A linear regression is used for each band to equate DN and reflectance. This is equivalent to removing the

21、 solar irradiance and the atmospheric path radiance. The following equation shows how the empirical line gain and offset values are calculated. Reflectance (field spectrum) = gain x radiance (input data) + offset ENVIs empirical line calibration requires at least one field, laboratory, or other refe

22、rence spectrum; these can come from spectral profiles or plots, spectral libraries, ROIs, statistics or from ASCII files. Input spectra will automatically be resampled to match the selected data wavelengths. If more than one spectrum is used, then the regression for each band will be calculated by f

23、itting the regression line through all of the spectra. If only one spectrum is used, then the regression line will be assumed to pass through the origin (zero reflectance equals zero DN). The calibration can also be performed on a dataset using existing factors.Computing Factors and Calibrating Typi

24、cally, you should choose a dark and a bright region in the image for use in the empirical line calibration (providing that reference spectra are available for these regions). This provides a more accurate linear regression. Using as many paired data/field spectra as you can will also improve the cal

25、ibration. At least one spectral pair is necessary.通過查看軟件的通過查看軟件的英文幫助英文幫助，掌，掌握數(shù)據(jù)處理流程和基本原理握數(shù)據(jù)處理流程和基本原理基于模型的大氣校正基于模型的大氣校正電磁輻射能量在大氣輻射傳輸可以分解為：電磁輻射能量在大氣輻射傳輸可以分解為：(1)(1)大氣吸收和散射的消光作用大氣吸收和散射的消光作用( (能量減少能量減少) )衰減效應(yīng)衰減效應(yīng)(2)(2)大氣熱輻射作用大氣熱輻射作用( (能量增加能量增加) )(3)(3)天空散射，便非目標(biāo)物參量被接收天空散射，便非目標(biāo)物參量被接收( (能量增加能量增加) )程輻射程輻射簡化

26、的大氣輻射傳輸方程為：簡化的大氣輻射傳輸方程為： E=E0exp(-T(0,H)+Epath其中，其中，E為遙感器系統(tǒng)所收集到的輻射能量，為遙感器系統(tǒng)所收集到的輻射能量，E0為地物目標(biāo)為地物目標(biāo)的輻射能量；的輻射能量；exp(-T(0,H)為大氣衰減系數(shù)，取決于大氣的為大氣衰減系數(shù)，取決于大氣的成分、厚度等，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜；成分、厚度等，計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜；Epath大氣程輻射。大氣程輻射。應(yīng)用大氣輻射傳輸模型進(jìn)行遙感影像大氣糾正需要解決應(yīng)用大氣輻射傳輸模型進(jìn)行遙感影像大氣糾正需要解決兩個(gè)關(guān)鍵的問題：兩個(gè)關(guān)鍵的問題：一、大氣輻射傳輸模型；一、大氣輻射傳輸模型；二、有關(guān)大氣介質(zhì)特征數(shù)據(jù)的獲取。二、有關(guān)大

27、氣介質(zhì)特征數(shù)據(jù)的獲取。一、大氣輻射傳輸模型一、大氣輻射傳輸模型在遙感實(shí)際應(yīng)用中，大氣輻射傳輸模型常需要進(jìn)在遙感實(shí)際應(yīng)用中，大氣輻射傳輸模型常需要進(jìn)一步簡化。如：假定地面為朗伯體，排除云的存一步簡化。如：假定地面為朗伯體，排除云的存在，運(yùn)用各種條件下的標(biāo)準(zhǔn)大氣模式及大氣氣溶在，運(yùn)用各種條件下的標(biāo)準(zhǔn)大氣模式及大氣氣溶膠模式。膠模式。二、有關(guān)大氣介質(zhì)特征數(shù)據(jù)的獲取二、有關(guān)大氣介質(zhì)特征數(shù)據(jù)的獲取1）通過實(shí)測獲得大氣參數(shù)（氣溫、氣壓、氣溶）通過實(shí)測獲得大氣參數(shù)（氣溫、氣壓、氣溶膠和水蒸氣的濃度），輸入大氣輻射傳輸方程，膠和水蒸氣的濃度），輸入大氣輻射傳輸方程，則可精確計(jì)算出大氣糾正參數(shù)則可精確計(jì)算出大氣

28、糾正參數(shù)(如大氣透過率、程如大氣透過率、程輻射輻射)的數(shù)值解，再通過計(jì)算每個(gè)象元的反射值，的數(shù)值解，再通過計(jì)算每個(gè)象元的反射值，以完成對(duì)整幅影像的糾正。以完成對(duì)整幅影像的糾正。2）利用高光譜遙感圖像監(jiān)測汽溶膠、水氣柱等，）利用高光譜遙感圖像監(jiān)測汽溶膠、水氣柱等，如用如用MODIS數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)，對(duì)LandSat 數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正。數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正?；谀Ｐ痛髿廨椛湫Ｕ龑?shí)現(xiàn)基于模型大氣輻射校正實(shí)現(xiàn) 基于模型的大氣輻射校正軟件：基于模型的大氣輻射校正軟件： 6S, Actor, Flaash, Lowtran, Modtran等。等。 利用輻射傳輻模型的輸出估測影像中的利用輻射傳輻模型的輸出估測影像

29、中的大氣組成。大氣組成。 然后將模型的大氣影響從影像中去除。然后將模型的大氣影響從影像中去除。相對(duì)散射模型相對(duì)散射模型TM影像的星上輻射校正影像的星上輻射校正L=DN*gain +bias其中其中L為地物在大氣頂部的輻亮度；為地物在大氣頂部的輻亮度；DN為為像元的灰度值，像元的灰度值，gain和和bias分別為圖像的分別為圖像的增益與偏置，可從圖像的頭文件中讀取。增益與偏置，可從圖像的頭文件中讀取。最后，根據(jù)像元的輻亮度值、大氣頂部的最后，根據(jù)像元的輻亮度值、大氣頂部的太陽輻照度、成像時(shí)的太陽高度角等參太陽輻照度、成像時(shí)的太陽高度角等參數(shù)由下式計(jì)算出樣本的反射率數(shù)由下式計(jì)算出樣本的反射率。)c

30、os/(02ELds其中其中 為日地天文單位距離，取值為日地天文單位距離，取值1； 為大氣頂部的太為大氣頂部的太陽輻照度，各波段的陽輻照度，各波段的E0值見下表；值見下表； 為成像時(shí)的太陽天頂為成像時(shí)的太陽天頂角，即太陽高度角的余角，從圖像的頭文件中讀取。角，即太陽高度角的余角，從圖像的頭文件中讀取。sd0E ETM+各波段各波段 值（單位值（單位: ）TM影像反射率的計(jì)算影像反射率的計(jì)算0E12.umcmw3、由于太陽輻射不同引起的輻射、由于太陽輻射不同引起的輻射誤差校正誤差校正3.1、太陽位置引起的輻射誤差校正太陽位置引起的輻射誤差校正3.2、地形起伏引起輻射誤差校正、地形起伏引起輻射誤差

31、校正3.1太陽位置引起的輻射誤差校正太陽位置引起的輻射誤差校正 將太陽光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像校正將太陽光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像校正為太陽光線垂直照射時(shí)獲取的圖像。為太陽光線垂直照射時(shí)獲取的圖像。 E (,)=E () sin ，其中，其中太陽高太陽高度角度角E ()E (,)一般衛(wèi)星過境當(dāng)一般衛(wèi)星過境當(dāng)?shù)貢r(shí)間地時(shí)間10點(diǎn)半左點(diǎn)半左右右3.1太陽位置引起的輻射誤差校正太陽位置引起的輻射誤差校正 太陽高度角計(jì)算：太陽高度角計(jì)算： sin=sinsinsincoscoscoscoscostcost其中，其中，為圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的為圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的緯度緯度；為為太太陽赤緯陽赤緯（成像時(shí)太陽直射點(diǎn)的緯度）；

32、（成像時(shí)太陽直射點(diǎn)的緯度）；t t為為時(shí)角時(shí)角（圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)經(jīng)度與成像時(shí)太（圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)經(jīng)度與成像時(shí)太陽直射點(diǎn)地區(qū)陽直射點(diǎn)地區(qū)經(jīng)度的差經(jīng)度的差） 太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均亮度來實(shí)現(xiàn)的，在太陽高度角內(nèi)的平均亮度來實(shí)現(xiàn)的，在太陽高度角求出來后，太陽以高度角求出來后，太陽以高度角斜射時(shí)得到的斜射時(shí)得到的圖像圖像g（x，y）與直射時(shí)得到圖像）與直射時(shí)得到圖像f （x，y）的關(guān)系為：）的關(guān)系為： f （x，y）=g （x，y）/sin f （x，y）=g （x，y）/cos i i為太陽天頂角，為太陽天頂角， 為太陽高度角為太陽高度角i對(duì)一幅圖像為常數(shù)兩幅圖像太陽位置引起輻射誤差兩幅圖像太陽位置引起輻射誤差校正校正 不同時(shí)期（雖然當(dāng)?shù)貢r(shí)間相近，但太陽赤經(jīng)、不同時(shí)期（雖然當(dāng)?shù)貢r(shí)間相近，但太陽赤經(jīng)、時(shí)角等不同，所以太陽高度角不同）兩幅圖像，時(shí)角等不同，所以太陽高度角不同）兩幅圖像，以其中一幅為標(biāo)準(zhǔn)，校正另外一幅圖像：以其中一幅為標(biāo)準(zhǔn)，校正另外一幅圖像： DN1/cosi1= DN2/cosi2 DN1/sin1= DN2/sin2 如以第一幅圖像為標(biāo)準(zhǔn)，校正第二幅圖像如以第一幅圖像為標(biāo)準(zhǔn)，校正第二幅圖像則：則：DN=DN2cosi1/cosi2 以