地理信息系統(tǒng)第二章第一節(jié)

1、地理信息系統(tǒng)第二章第一節(jié)課件第1頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二主要內(nèi)容第一節(jié) 輻射校正第二節(jié) 幾何校正第三節(jié) 數(shù)字鑲嵌 本章主要分析遙感數(shù)據(jù)獲取過程中產(chǎn)生的輻射畸變、幾何畸變的原因和校正的方法，多幅遙感數(shù)據(jù)的拼接處理方法。這些都是遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理。第2頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二第一節(jié) 輻射校正一、基本概念二、輻射誤差來源三、系統(tǒng)輻射誤差校正四、傳感器輻射校正五、大氣校正六、地面輻射校正第3頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二輻射校正定義第4頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二輻射校正目的盡可

2、能消除因傳感器自身條件、薄霧等大氣條件、太陽位置和角度條件及某些不可避免的噪聲引起的傳感器的測量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻亮度等物理量之間的差異，盡可能恢復(fù)圖像的本來面目，為遙感圖像的分割、分類、解譯等后續(xù)工作打基礎(chǔ)。第5頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二一、基本概念1、立體角：一個錐面所圍成的空間部分稱為立體角。用來度量一個方向上某個面接受的輻射量的大小。第6頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二2、輻射通量單位時間通過某一表面的輻射能量，單位W。通過單位面積的輻射通量，稱為輻射通量密度。第7頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星

3、期二3、輻照度被輻射的物體單位面積上的輻射通量，單位W/m2即指投射到一表面上的輻射通量密度。 輻射源輻照度輻射出射度被輻照物輻射體第8頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二輻照度，是入射到被照物單位面積的輻射通量,與輻射通量密度W有相同的量綱 第9頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二4、輻亮度假定有一輻射源呈面狀，向外輻射的強度隨輻射方向不同而不同。輻亮度定義為沿輻射方向、單位面積、單位立體角內(nèi)的輻射通量。單位瓦 / 米球面度W/(m2sr)輻亮度是位置、方向和時間的函數(shù)通量 面輻射源A第10頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二

4、輻射亮度L與觀察角無關(guān)的輻射源， 例如：1）粗糙表面；2）涂有氧化鎂的表面遙感光譜測量標(biāo)準(zhǔn)版；3）太陽；4）真正的朗伯源絕對黑體第11頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二5、反射率、吸收率、透射率、反照率反照率： 是指地表在太陽輻射的影響下，反射輻射通量與入射輻射通量的比值。針對某一波段電磁波第12頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二反照率與反射率區(qū)別反射率（reflectance)一般針對某一波段范圍，反照率（albedo）則用來表示全波段的反射能量與入射能量之比。比如：在TM1 band一般說反射率是多少。但到了可見光波段一般說反照率是多少。它是

5、反演很多地表參數(shù)的重要變量，反映了地表對太陽輻射的吸收能力。第13頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二二、輻射誤差來源傳感器的響應(yīng)特性大氣的影響光照條件（太陽高度角和地形影響）第14頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二（一）傳感器的響應(yīng)特性對于該兩項誤差，衛(wèi)星接收站地面處理系統(tǒng)通常采用楔校準(zhǔn)模型和增益校準(zhǔn)模型，對衛(wèi)星圖像進行處理，消除傳感器的光電轉(zhuǎn)變輻射誤差和增益變化的誤差。1、光學(xué)攝影機引起的輻射誤差傳感器的光學(xué)鏡頭的非均勻性，會引起邊緣減光，會造成圖像輻射的畸變。2、光電掃描儀引起的輻射誤差 光電轉(zhuǎn)換誤差 探測器增益變換引起的誤差 第15頁，共3

6、4頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二（二）大氣作用 地物（目標(biāo)物）的輻射（反射）經(jīng)過大氣層時，與大氣層發(fā)生散射作用和吸收作用。 吸收作用直接降低地物的輻射能量，引起輻射畸變。 散射作用除降低地物的輻射能量外，大氣散射的部分輻射還會進入傳感器，直接疊加在目標(biāo)地物的輻射能量之中，成為目標(biāo)地物的噪聲，降低了圖像的質(zhì)量。 第16頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二大氣散射集中在太陽輻射能量最強的可見光區(qū)。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。 程輻射即路徑輻射，指一部分太陽輻射在到達地表目標(biāo)物前就直接被大氣散射到太空并被傳感器接收。這部分太陽輻射參與了輻射平衡， 但它

7、們并不攜帶任何有關(guān)目標(biāo)物的信息，因此大氣糾正必須將這部分路徑輻射剔除出去。 第17頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二在可見光短紅外光譜區(qū)，地球本身輻射可以忽略，只考慮太陽光輻射。傳感器接收到的輻射地表對太陽光的反射輻射被大氣散射的太陽光在地表的反射輻射大氣的上行散射輻射（程輻射）第18頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二在中紅外和熱紅外區(qū)域，傳感器接收的能量主要來源于地球的熱輻射，其能量分為三個部分。 地表熱發(fā)射輻射 大氣下行熱發(fā)射輻射被地表反射后的輻射 大氣上行熱發(fā)射輻射第19頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二3、光照條件

8、第20頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二三、系統(tǒng)輻射校正第21頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二五、大氣校正大氣校正就是指消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程 。波段對比法統(tǒng)計學(xué)方法輻射傳遞方程計算法第22頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二（一）波段對比法理論依據(jù)：大氣散射的選擇性方法：回歸分析法/暗像素法 直方圖法第23頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二1、回歸分析法基本思想大氣散射隨著波長的增大而減小，在紅外波段散射作用幾乎為0，根據(jù)紅外波段的這個特點，利用回歸分析方法對其他波段進行大氣糾正。

9、第24頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二第25頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二第26頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二2、直方圖法如果圖像內(nèi)包括暗色地物或地形陰影，可以從各個波段中減去其最小的亮度值（或者一個陰暗地區(qū)的平均亮度值）來進行校正。第27頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二如果在某一像場中存在亮度值為零的目標(biāo)地物，地物是深海水區(qū)或地形陰影區(qū)，則任一波段亮度值都應(yīng)為零。所以只要對選擇區(qū)域內(nèi)波段的圖像進行灰度統(tǒng)計給出其直方圖，則直方圖上頻率最小的灰度值就是大氣散射導(dǎo)致的程輻射值。大氣校正就是移動直方圖的最小值至零值位置。調(diào)整前直方圖 亮度值 亮度值調(diào)整后直方圖像元數(shù)百分比/%像元數(shù)百分比/%第28頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二第29頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二第30頁，共34頁，2022年，5月20日，11點10分，星期二(二) 統(tǒng)計學(xué)方法第31頁，共34頁，2