实验二--遥感图像的辐射定标
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遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标【实用版】目录1.遥感影像辐射定标的概念和原理2.遥感影像辐射定标的方法和步骤3.遥感影像辐射定标的应用和意义4.我国在遥感影像辐射定标方面的发展与成就正文一、遥感影像辐射定标的概念和原理遥感影像辐射定标，是指通过一定的方法和技术，确定遥感传感器所接收到的辐射值与实际地表反射辐射值之间的关系，从而实现遥感数据的准确定量化。
在遥感技术中，辐射定标是至关重要的一个环节，它关乎到遥感数据的质量，直接影响遥感应用的效果。
二、遥感影像辐射定标的方法和步骤遥感影像辐射定标的方法主要有以下几种：1.实验室定标：通过在实验室内模拟地表反射辐射，获取遥感传感器的响应，从而确定辐射定标系数。
2.野外定标：在野外选择具有代表性的地物，测量其反射辐射值，同时获取遥感影像，通过一定的算法，确定辐射定标系数。
3.数学模型定标：通过建立数学模型，模拟遥感传感器的响应，从而确定辐射定标系数。
具体的定标步骤包括：1.准备定标数据：包括实验室定标的标准数据，野外定标的地物反射辐射数据，以及数学模型定标的模拟数据。
2.获取遥感影像：通过遥感卫星或飞机等平台，获取需要定标的遥感影像。
3.辐射定标：利用定标数据和遥感影像，通过一定的算法，确定遥感传感器的辐射定标系数。
4.应用和验证：将定标后的遥感影像应用到实际的遥感应用中，通过与实际数据的比对，验证遥感影像的定标效果。
三、遥感影像辐射定标的应用和意义遥感影像辐射定标应用广泛，主要包括以下几个方面：1.遥感数据质量控制：通过辐射定标，可以有效地消除遥感数据中的噪声和误差，提高遥感数据的质量。
2.遥感应用效果提升：定标后的遥感影像，可以更准确地反映地表的真实情况，从而提升遥感应用的效果。
3.地表参数反演：通过辐射定标，可以获取地表的物理参数，如地表温度、植被覆盖度等，为地表参数反演提供数据支持。
四、我国在遥感影像辐射定标方面的发展与成就我国在遥感影像辐射定标方面，取得了一系列显著的成就，主要表现在以下几个方面：1.技术研究：我国在遥感影像辐射定标的原理和方法上，进行了深入的研究，取得了一系列重要的理论成果。
遥感图像辐射处理方法
之间的数量关系，即定标系数。
相对定标又称为传感器探测元件归一化，是为了校正传感 器中各个探测元件响应差异而对卫星传感器测量到的原始 亮度值进行归一化处理
由于传感器各个探测元件之间存在差异，会使得传感器获 得的数据出现一些条带，相对辐射定标的目的就是降低或 消除这些影响
1.3 影像的辐射校正 影像的辐射校正有以下几种方法：
辐射误差的来源
• 传感器本身性能引起的辐射误差 • 地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差 • 大气的散射和吸收引起的辐射误差 相应的辐射处理包括传感器辐射定标和辐射误差校正
1.2 传感器辐射定标 辐射定标分为绝对定标和相对定标
绝对定标是对目标做定量的描述，得到目标辐射的绝对值 相对定标只是得出某一点的辐射亮度与其它点的相对值 绝对定标是要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量
第二节 遥感图像增强
在获取图像的过程中，由于多种因素的影响，导致图 像质量多少会有所退化。图像增强的目的在于：(1)采用 一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；(2) 将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式。 通过处理设法有选择地突出便于人或机器分析某些感兴趣 的信息，抑制一些无用的信息，以提高图像的使用价值。
增强的方法往往具有针对性，增强的结果只是靠人的 主观感觉加以评价。因此，图像增强方法只能有选择地使 用。
图像增强方法从增强的作用域出发，可分为空间域 增强和频率域增强两种。
空间域增强是直接对图像像素灰度进行操作；频率域增强是对图 像经傅立叶变换后的频谱成分进行操作，然后经傅立叶逆变换获得所 需结果。
直方图匹配：是指将一幅图像通过灰度变换后，使其具有 特定的直方图形式，如使图像与某一标准图像具有相同的 直方图，或使图像具有某一特定函数形式的直方图。
相对定标又称为传感器探测元件归一化，是为了校正传感 器中各个探测元件响应差异而对卫星传感器测量到的原始 亮度值进行归一化处理
由于传感器各个探测元件之间存在差异，会使得传感器获 得的数据出现一些条带，相对辐射定标的目的就是降低或 消除这些影响
1.3 影像的辐射校正 影像的辐射校正有以下几种方法：
辐射误差的来源
• 传感器本身性能引起的辐射误差 • 地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差 • 大气的散射和吸收引起的辐射误差 相应的辐射处理包括传感器辐射定标和辐射误差校正
1.2 传感器辐射定标 辐射定标分为绝对定标和相对定标
绝对定标是对目标做定量的描述，得到目标辐射的绝对值 相对定标只是得出某一点的辐射亮度与其它点的相对值 绝对定标是要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量
第二节 遥感图像增强
在获取图像的过程中，由于多种因素的影响，导致图 像质量多少会有所退化。图像增强的目的在于：(1)采用 一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；(2) 将图像转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式。 通过处理设法有选择地突出便于人或机器分析某些感兴趣 的信息，抑制一些无用的信息，以提高图像的使用价值。
增强的方法往往具有针对性，增强的结果只是靠人的 主观感觉加以评价。因此，图像增强方法只能有选择地使 用。
图像增强方法从增强的作用域出发，可分为空间域 增强和频率域增强两种。
空间域增强是直接对图像像素灰度进行操作；频率域增强是对图 像经傅立叶变换后的频谱成分进行操作，然后经傅立叶逆变换获得所 需结果。
直方图匹配：是指将一幅图像通过灰度变换后，使其具有 特定的直方图形式，如使图像与某一标准图像具有相同的 直方图，或使图像具有某一特定函数形式的直方图。
遥感实验-——辐射定标与大气校正
姓名：学号：日期：1．实验名称辐射定标与大气校正2、实验目的熟悉遥感软件，掌握ENVI中对图像辐射定标与大气校正的基本方法。
3、实验原理1、辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN灰度值）转换成绝对辐射亮度值（辐射率）的过程，或者转换成与地表（表观）反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程2、大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物反射率、辐射率、地表温度等真实物理模型参数，包括消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等对地物反射的影响；消除大气分子和气溶胶散射的影响。
4、数据来源（下载源、波段数、对应的波长、分辨率、投影、地区）Landsat5、TM图像、BAND_COMBINATION = "1234567"5、实验过程5、1辐射定标：实方法一：External with MetadataBasic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat Calibration5.1.1.1打开Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat TM，根据图像信息输入5.1.1.2 打开校正图像，关联两幅图像，比较数据值方法二：BandMath验结果与分析5.1.2.1打开图像，选择BandMath按照辐射定标公式输入5.1.2.2 选择待校正波段图像5.1.2.3 关联两幅图像，对比两幅图像数据5、2 去零5.2.1打开图像，选择BandMath输入公式（b1*b1/b1）5.2.2 选择辐射定标过的图像5.2.3 打开图像，但是得到的图像是数据负值5、3简化暗像元法大气校正5.3.1 打开basic tool->Preprocessing->General Purpose Utilities->Dark Subtract5.3.2 关联图像，对比信息6、心得、意见或建议。
遥感图像的辐射校正实验报告
遥感图像的辐射校正实验报告1. 实验目的和内容实验目的：（1）复习巩固课堂上所学的对遥感图像的辐射校正，掌握这些校正方法的基本原理和方法，理解遥感图像辐射校正的意义;（2）实际学习对遥感图像进行绝对大气校正、相对大气校正的FLAASH和黑暗像元法;实验内容：（1）绝对大气校正将遥感图像的DN值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。
本次实验通过FLAASH法进行绝对大气纠正。
（2）相对大气校正校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。
本次实验通过黑暗像元法进行相对大气纠正。
2. 图像处理方法和流程A.绝对大气校正1、加载影像，打开ENVI，file>>open image file，打开L71120038_03820030128_MTL.txt2、辐射定标FLAASH模块需要输入的是经过辐射定标后的BIL/BIP文件，ENVI >> basic tools >>preprocessing > >calibration utilities >> Landsat calibration3、格式转换上述计算得到的存储方式为BSQ，FLAASH大气校正对于波段存储的要求为BIL/BIP格式，ENVI >> basic tools>> convert data (BSQ ,BIL ,BIP)4、FLAASH大气校正（1）ENVI>>basic tools>>preprocessing>>calibration utilities>> FLAASH，选择需要校正的数据。
选用第二种，设置Single scale factor：10。
（2）设置输入与输出文件①进入地理空间数据云，查询影像参数。
点击数据资源—LANDSAT系列数据—输入数据标识进行二次筛选—选择信息②查询图像的基本信息③设置Sensor类型为Landsat TM7，传感器参数被自动填写，影像和传感器参数查询数据相关信息后输入。
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正操作辐射定标和大气校正是遥感图像处理中非常重要的环节，它们能够有效地消除大气干扰和地物表面反射率差异等因素对遥感图像的影响，从而得到更为精确的遥感信息。
本文将分别介绍辐射定标和大气校正的基本原理、方法和应用，并探讨它们在遥感图像处理中的重要作用。
一、辐射定标1.基本原理辐射定标是指通过对遥感仪器的响应进行准确的实验测定和模型估计，将数字遥感数据中的像元值转换为表观辐射亮度。
在遥感图像处理中，辐射定标是将数字数值转换为真实物理量的过程，包括辐射定标系数的获取和数据的辐射定标转换。
2.方法辐射定标的方法主要包括实地观测、辐射反演法和模型估算法。
其中，实地观测是指通过在地面上设置观测站点，利用辐射仪器对地表进行测量，获取地面真实辐射亮度，以此来建立数字值和真实辐射亮度之间的关系。
辐射反演法是指通过大气传输模型和辐射传输方程来估算大气对遥感数据的影响，并进一步进行辐射定标。
模型估算法是指利用已有的大气传输模型和地表反射率模型，通过数值方法来进行遥感图像的辐射定标。
3.应用辐射定标的应用主要包括地球观测卫星的遥感数据处理、遥感影像的信息提取、环境变化分析和生态监测等领域。
利用辐射定标后的遥感数据可以更准确地获取地表反射率、地表温度和大气成分等信息，从而为环境监测、资源管理和灾害预警提供更为可靠的数据支持。
二、大气校正1.基本原理大气校正是指利用大气传输模型和辐射传输方程，对遥感数据进行修正，消除大气对遥感图像的干扰和影响，还原地物表面的真实辐射亮度。
大气校正主要考虑大气吸收、散射和反照，以及大气对太阳辐射的衰减和地表反射率的影响。
2.方法大气校正的方法主要包括模型校正和经验校正。
其中，模型校正是指利用大气传输模型和辐射传输方程，对遥感数据进行数值计算，得到校正系数，进而进行大气校正。
经验校正是指利用多源遥感数据、气象数据和地面监测数据，结合统计模型和经验模型，对遥感数据进行修正，消除大气干扰。
辐射定标
具体的定标公式：
LMAX LMIN L LMIN ( )(QCAL QCALMIN) QCALMAX QCALMIN
式中，QCAL为原始量化的DN值，为QCAL=0 时的辐射亮度值。为QCAL=QCALMAX时的辐 射亮度值，QCALMAX/QCALMIN是最大/最小 量化定标像素值。一般情况下，QCALMIN=0。 所以公式又可简化为 L LMIN LMAX LMIN QCAL
splitfilenaห้องสมุดไป่ตู้me()
getMaxDN ()
getMinDN()
调用后返回存放DN值数 组地址
getDNvalu e() 调用后返回存放DN值数 组地址 getGrayVa lue())
图1 定标算法函数间逻辑关系
功能1：打开原始文件 （1）操作->打开原始数据->选择“pp_01.txt”，打开
图2 打开文件“pp_01.txt”
（2）显示测试原始图像和定标信息
图3 原始数据图像显示。
如果对原始数据文件打开并定标写入成功，则会 弹出下面的提示框：
图4 提示信息
功能2：定标 步骤：定标->线性定标->选择“file_01.txt”，打开； 下图是定标后的结果显示：
图7 测试文件定标结果
QCALMAX
其中增益值gain=
LMAX LMIN QCALMAX
偏移量offset= LMIN
定义类：class Calibration
showPictu re() 调用后返回特 征值 调用后返回特征 QCALMAX GetChara cter() 调用后返回特征 QCALMIN readfile() 调用后返回特征 文件名
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正是遥感影像处理中非常重要的一步，这一步操作的目的是消除遥感影像中的大气影响和提高遥感数据的准确性和可靠性。
一、辐射定标
辐射定标是指将遥感图像数字值转化为物理量，如辐射亮度或辐射能量密度，以便进行后续的研究和分析。
通过辐射定标，可以获取遥感图像的定量数据，从而进一步分析地表特征的反射率、温度等参数，为后续的研究和应用提供基础数据支撑。
辐射定标的主要流程包括以下几个步骤：
1.获取探测器和辐射源的响应函数。
2.进行黑体校正，得到辐射量的响应函数，即反演探测器的响应曲线。
3.确定大气辐射的影响，校正大气辐射，得到地表辐射的响应函数。
4.计算出地表反射率或辐射亮度等物理量。
二、大气校正
大气校正是指消除地表反射光谱数据中大气的影响，使我们能够更好地理解地表物质的本质。
遥感定量分析中的准确性和可靠性依赖于获取地表反射信息的过程中，大气影响的有效消除。
大气校正的主要流程包括以下几个步骤：
1.利用透过率、底层反射系数、相对湿度等气象信息，建立大气传输模型。
2.对遥感图像进行预处理，包括辐射定标、大气校正系数的确定以及去除云层、雾霾等非地表干扰因素。
3.根据大气传输模型，计算出地表反射率。
4.对反射率数据进行归一化处理，以消除不同时间、不同地点之间的反射率差异，使其成为具有比较性的数据。
总之，辐射定标和大气校正是遥感影像处理中最基础的处理步骤之一，对遥感图像的质量和后续的数据应用和分析具有非常重要的意义。
辐射定标及波段运算遥感实验二
测绘与海洋信息学院《遥感原理与应用技术A》实验报告实验名称：遥感图像的辐射定标姓名：学号：班级：指导教师：日期：2018-4-8地理信息系统实验室2017-2018学年第二学期一、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。
二、试验设备与数据设备：遥感图像处理系统数据：焦作2004年3-7和4-8数据三、辐射定标原理及目的目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。
原理：辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值DN转化为绝对辐射亮度的过程，或者转化为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。
四、实验过程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) 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*d2/（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。
envi辐射定标
envi辐射定标
Envi辐射定标是指使用ENVI软件对遥感图像进行辐射定标，即将数字计数转换为物理辐射量。
该过程是将原始遥感图像转换为具有物理单位的辐射数据，以便进行定量分析和研究。
辐射定标的目的是消除图像中的光照差异和仪器响应差异，确保图像中不同像元的辐射值可比较。
辐射定标主要包括以下步骤：
1. 辐射校正：
通过测量辐射标准物体的辐射值，校正仪器的响应差异，消除仪器传感器的非线性特性和响应偏差。
2. 大气校正：
针对大气对辐射的影响，根据大气模型和大气参数，将图像中的大气效应进行校正，以消除大气底片。
3. 角度校正：
对于斜面遥感图像，根据观测角度和太阳天顶角，进行角度校正，以消除地形和光照角度带来的影响。
4. 波段融合：
对于多光谱或高光谱遥感图像，将各个波段的辐射值进行融合，生成一个全谱范围内的辐射图像。
通过辐射定标，可以将遥感图像转换为具有物理意义的辐射数
据，提供可靠的信息用于地学、农业、环境等领域的分析和应用。
02遥感图像辐射校正
• 卫星发射之后，由于工作环境、状态发生变化，长期 运行元器件老化，都可能使发射前的定标系数改变， 因此需要进行在轨外定标，以确保遥感数据应用的可 靠性与准确度。
3、关键技术
• 遥感图像的质量由获取的图像数据质量与图像处理的质量 两方面决定，而图像数据的获取质量由成像系统的综合性 能决定。 • 对于理想成像系统，光学遥感器各像元的响应特性一致， 光学系统的均匀性一致，因此遥感器的像元输出DN值（即 数字量化值）与入射的辐亮度值成正比。 • 但实际上，由于成像链路中各个因素的影响，如探测器的 像元非一致性，光学系统的像差，处理电路的不稳定性等 ，各个像元的输出与输入的比例关系会存在较大的偏差， 在图像上会形成噪点、条带和固定图形噪声，严重影响图 形的视觉效果和进一步对目标的识别。 • 遥感器图像相对定标前和相对定标后效果对比如图6 所示。
• 发射前的定标是原始定标，随后各阶段的定标应 在此原始数据上对比、修正。
2、国内外发展现状
• 红外成像星上定标一般采用黑体作为标准辐射源。国外扫描 工作方式成像的红外相机，在相机内部都有控温黑体参考源 用于星上辐射定标。黑体辐射源大多放置在旋转扫描镜超出 扫描成像视场的两侧，通过对黑体精确控温，一个被控制在 地面观测目标温度的最低温度点，另一个被控制在地面观测 目标温度的最高温度点。 • 相机在对地扫描成像前，先对低温黑体成像，获取动态下限 的辐射温度，在对地扫描成像完成后再对高温黑体成像，获 取动态上限的辐射温度，定标点图像数据和温度数据都记录 下来并下传。 • 使用这些数据可以推算所有成像视场内目标的辐射温度，也 可以作为绝对辐射参考源与其它红外扫描成像仪输出图像数 据进行比对。红外扫描成像仪星上定标的原理及定标响应示 意图如图1、图2所示。
2、国内外发展现状
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实验二遥感图像的辐射定标
1.实验目的与意义：
（1）了解辐射定标原理
（2）使用ENVI软件自带的定标工具定标
（3）学习波段运算进行辐射定标
2.为什么要进行辐射定标，定标的原理是什么？
目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。
原理：辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN）转换为绝对辐射亮度值（辐射率）的过程，或者转换为与地表（表观）反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。
3.辐射定标过程
一般有两种方式：
第一种：利用计算公式，在ENVI中利用band math计算福亮度和反射率。
第二种：利用ENVI自带的定标工具进行定标，获取福亮度或反射率。
第一种方法：用波段运算得到Radiance和Reflectance
（1）表观辅亮度radiance的计算
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
即
（2）表观反射率的计算
ρ =π*L*d2/（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）
在本次实验的数据中radiance=（193+1.52）/255*b1-1.52
Reflectance=3.14*（b1）*1.0128^2/（1957*0.7381）步骤如下：打开文件L5120036__MTL.txt ，点击Band Math，输入(193+1.52)/255*b1-1.52，之后即可计算出辐射度，文件保存为radiance1。
、
第二种方法：
点击Preprocessing>Calibration Utilites>Landsat Calibration选择所要校正的波段，如下图：
\
点击OK，之后选择输出为radiance文件，命名为radiance2。
打开radiance1和radiance2，右击选择link，将两个图像连接起来，然后右击鼠标，选择Cursor Location，出现窗口的可以看到两种方法得到的辐射度的数值对比。
我们可以看到两者有差距，但是很小，这是因为ENVI软件的数据不是最新的，计算出来会有一定的误差。
下面进行反射度的计算，同样的，点击Preprocessing>Calibration Utilites>Landsat Calibration选择所要校正的波段，点击OK，之后选择输出为reflence文件，命名reflence2。
在Band Math输入3.14*(b1)*1.0092*1.0092/(1957*sin(58.8459801)*3.14计算出辐射度，之后保存为reflence1。
打开reflence1和reflence2，将其连接起来，通过Cursor Location可以看到两者的对比。
4.实验体会
通过这次辐射定标实验，了解到两种方法可以实现辐射定标的方法。
虽然操作步骤简单，但是对其中的知识点不是很了解，知其然，而不知其所以然。
另外，我明白到数据也是在不断更新换代的，而辐射定标还是用公式计算来求得的准确性更高一点。