ENVI+遥感图像的辐射定标

实验：遥感图像的辐射定标

1.实验目的与任务：

（1）了解辐射定标的原理；

（2）使用 ENVI 软件自带的定标工具定标

（3）学习使用波段运算进行辐射定标。

2.实验设备与数据：

设备：遥感图像处理系统

数据：焦作 2004 年 3-7 和 4-8 数据

【备注：当 ENVI第一次打开一个文件，它需要关于文件特征的特定信息。通常，这些信

息存储在与图像文件同名的一个独立的文本头文件，但是文件扩展名为.hdr。若文件打开

时没有找到ENVI 头文件，你必须在Header Information对话框中输入一些基本的参数.

另外一些数据格式没有.hdr 文件也能自动打开。这些格式包括：TIFF 、 GeoTIFF 、GIF 、 JPEG、 BMP 、 SRF、 HDF 、 PDS、 MAS-50 、 NLAPS 、RADARSAT和AVHRR。关于 ENVI 的一些基本知识 ,我们就介绍到这里 ,如果想了解更多的 ,请参考用户手册和 ENVI 中的HELP. 】。下面是关于 ENVI 的一些具体应用 .

3辐射定标的过程

拿到一幅原始图像,我们先要进行辐射定标,目的是把图像上的DN 值转为辐亮度或者是反射率（即辐射定标） .另外通过大气纠正,我们可以消除一些大气的干扰（即大气校正）.

本实验主要学习辐射定标。辐射定标的结果可以是表观辐亮度（L ），也可以是表观反射率 (ρ)。大气校正部分，感兴趣的同学可以自己去关注 6S 或者其它大气校正的软件。

一般有两种方式：第一种：利用计算公式，在 ENVI 中利用 band math（波段运算）计算辐亮度或者反射率；第二种：利用ENVI 自带的对TM 的定标工具，进行定标，获取辐亮度或者反射率。

第一种方法：利用计算公式，通过ENVI 的波段运算进行定标：

1）计算表观辐亮度的公式：

radiance=（（ lmax-lmin ） /（ qcalmax-qcalmin ） *（ qcal-qcalmin ） +lmin

其中： radiance –表观辐亮度

qcal-----DN （也就是影像数据本身）；

lmax 和 lmin 是从参数表中查询；

qcalmax 是 DN 值的最大值，对于TM 是 8bit 来说， qcalmax=255；

Qcalmin 是 DN 值的最小值，一般为0。

所以上面的公式针对TM 数据可以简写成：

radiance=（（ lmax-lmin ） /qcalmax） *qcal + lmin即：

上面的这个公式还可以进一步简化为：

两个公式比较，可以看出，公式的中字母的对应关系。

注意：公式中需要的数据，可以通过后面的表格中查询获取！！！！

2）表观反射率的计算

ρ=π*L*d 2/（ESUN*cos（θ））

其中ρ为表观反射率；

L为上一步计算出来的表观辐亮度；

d为日地距离，这个数据通过下面的表格中获取；

ESUN 为大气层外的太阳辐射,也可以说是传感器接收处的太阳辐射;

θ 为太阳天顶角。（这个可以通过影像的元数据获取）

关于辐亮度和反射率的计算，举例说明如下：

例如 : 我们把2004年四月份的TM图像第3波段的DN值转化为表观辐亮度。运用公式：1）表观辐亮度的计算：

radiance=（（ lmax-lmin）/（qcalmax-qcalmin）* （qcal-qcalmin） +lmin

qcal-----DN

high gain ： b3-------lmax=264 ， lmin=-1.17 （这些数值都是从下面给出的表中获得）

把这些数据都带入上面的公式之后变成，计算获得：L3=1.039880*b3-1.17注意：这里面的 B3 就是波段 3 的每个像元的数值，也就是 DN 值。只要在波段运算的公式中输入上面这个公式，然后b3 选择波段三就可以记得得到表观辐亮度的一副影像数据。

2）表观反射率的计算：

ρ=π*L*d 2/（ ESUN*cos（θ））

L----radianceθ=42.43。

π=3.1415

d=0.9909

ESUN ：1554 （b3 的 ESUN 是 1554，查表获取）

把数据带入上面公式就可以计算得到ρ表观反射率数据。

当然计算表观反射率的时候，可以把1）和 2）的这两个公式可以合并成为一个，如下的计算：ρ3=π*L3*d 2/（ESUN*cos（θ））

=3.1415* (1.039880*b3-1.17)*0.9909^2/(1554*(cos42.43))

= 3.1415* (1.039880 *b3- 1.17)* 0.9909^2/(1554*0.7381)

以上是公式的推导，下面是对结果的计算，

以ρ3= 3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909^2/(1554*0.7381)为例，说明波段运算：

可以看出，要想获得表观反射率数据ρ3，只需要带入b3的数据就可以，b3就是波段

3的 DN 值；

实施运算： Basic tools > band math ，输入运算式：

然后指定B3 是指哪个波段的数据，如下图：

对于其它波段只要知道相关的参数,可以用同样的方法作简单的定标.

其中关于TM 图像的一些参数如下:

下面是对于ETM+ 的参数：

Table 11.2 ETM+ Spectral Radiance Range

watts/(meter squared * ster * m)μ

Before July 1, 2000After July 1, 2000 Band

Low Gain High Gain Low Gain High Gain Number LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX 1-6.2297.5-6.2194.3-6.2293.7-6.2191.6

2-6.0303.4-6.0202.4-6.4300.9-6.4196.5

3-4.5235.5-4.5158.6-5.0234.4-5.0152.9

4-4.5235.0-4.5157.5-5.1241.1-5.1157.4

5-1.047.70-1.031.76-1.047.57-1.031.06

60.017.04 3.212.650.017.04 3.212.65

7-0.3516.60-0.3510.932-0.3516.54-0.3510.80

8-5.0244.00-5.0158.40-4.7243.1-4.7158.3