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几何校正,几何配准,辐射校正,大气校正,辐射定标的区别和联系

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几何校正；正射校正；几何配准；影像配准，空间配

准；辐射定标；大气校正；辐射校正的概念

本科四年地理信息系统，上了两年的遥感硕士，说句惭愧的话，自己之前对几何校正，几何

配准，辐射定标，大气校正，辐射校正等等的概念依然是一知半解，甚至某些概念混淆在了

一起，别人问起的时候支支吾吾....，因此迫切的需要总结一下这些概念，基本上都是网上搜

到的解释，欢迎指正批评。

1.几何校正

对于几何校正，有不同的定义，可分为按其产生原因和校正目的两种定义：

按其产生原因的定义：是指消除或改正遥感影像几何误差的过程。（来自百度，其中百度

还有个遥感的几何校正，不知何意！）

由此可引申出做几何校正的原因：遥感图像的 几何畸变，其又可以分为两类： ①内部畸变：由传感器性能差异引起，主要有： （a）比例尺畸变，可通过比例尺系 数计算校正；

（b）歪斜畸变，可经一次方程式变换加以改正；

（c）中心移动畸变，可经平行移动改正；

（d）扫描非线性畸变，必须获得每条扫描线校正数据才 能改正；

（e）辐射状畸变，经2次方程式变换即可校正；

（f）正交扭曲畸变，经3次以上方程式变换才可加以改正； ②外部畸变：由运载工具姿态变化（偏航、俯仰、滚动）引起的畸变，

（g）如因倾斜引起的投影畸变，可用投影变换加以校正；

（h）因高度变化引起的比例尺不一致 ，可用比例尺系数加以改正；

（i）由目标物引起的畸变，如地形起伏引起的畸变，需要逐点校正；

（j）若因地球曲率引起的畸变，则需经2次以上高次方 程式变换才能加以改正。

多光谱、多时相影像配准和遥感影像制图，必须经过上述几何校正。因人们

已习惯于用正射投影地图，故多数遥感影像的几何校正以正射投影为基准进行。

按其校正后的目的定义：几何校正是借助一组地面控制点，对一幅图像进行地理坐标的校

正，把影像纳入一个投影坐标系中，有坐标信息地理参考。

一般的，从网站上下载的各个传感器的遥感影像，都经过了几何校正，毕竟几何校正是仪by_倒斗我不会_zcsdaujlu_http://blog.sina.com.cn/zccsl

第 1／4页器或者搭载平台引起的。

2.正射校正

正射校正其实是几何校正的一种，它相对普通的地形起伏的校正更加严格。可以定义为：

通过在像片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该像片范围内的数字高程模型

(DEM)数据，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像（来自百度，

度娘很厉害啊）。因此，正射校正需要用到高程点或者DEM数据，并且在地形起伏比较大

的地方，经过正射校正后，精度比较高。

3.几何配准

几何配准和几何校正的区别，我觉得可以这么理解：两者参考的标准不同，几何配准涉

及的是多幅（不同时相，不同搭载器）影像或者数据，设法建立不同数据之间的对应关系,

确定相应几何变换参数,对待配准数据进行几何变换的方法，包括几何纠正、投影变换与统

一比例尺三方面的处理，甚至可以这么说，几何配准其目的是为了和参考数据达成一致，

不论参考数据的坐标是否标准，是否正确。而几何校正注重的是数据本身的处理，目的是

为了对数据的一种真实性原。

定义：将不同时间、不同波段、不同遥感器系统所获得的同一地区的图像(数据)，经几何

变换使同名像点在位置上和方位上完全叠合的操作。根据定义，可见几何配准包括影像配准

和空间配准，根据ArcGIS软件的功能，它将空间配准（Spatial Adjustment）和影像配准

（Georeferncing）两个工具分开。因此空间配准和影像配准的定义已经不是那么重要，重要

的是怎么去实现。

一般的步骤为： ①选取同名地物控制点；②输入计算机，实现控制点的相应配准。即作

几何纠正、投影变换和比例尺配准处理。

配准的方法：①相互配准。以多图像的一个分量作为参考图像，其它图像与其配准；②绝

对配准。即定义一个控制格网，使所有图像与其配准。此外，在多光谱影像进行彩色合成时，

必须进行不同波段影像的配准，以保证相同景物的有关像元能一一对应。

4.辐射定标

正如很多资料所说，不同学者解释辐射定标的定义不同：

①定标是将传感器所得的测量值变换为绝对亮度为与地表反射率、表面温度等物理量有关

的相对值的处理过程（赵英时等《遥感应用分析原理与方法》） by_倒斗我不会_zcsdaujlu_http://blog.sina.com.cn/zccsl

第 2／4页 ②遥感器定标就是建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应的视场中的辐射亮

度值之间的定量关系（陈述彭，也是度娘的解释）

③辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程（梁顺林《定量遥

感》）

④辐射定标就是将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率，目的是消除传感器本身

产生的误差（某某某）

辐射定标有很多方法：实验室定标、星上定标、场地定标。具体参见ESRI中国社区ENVI

版块，dsbin传感器定标http://bbs.esrichina-bj.cn/ESRI/viewthread.php?tid=56191

另特别说一下：将DN值转化为辐射亮度和大气表观反射率的公式：

1.将初始DN值转化为辐射亮度，其中Lb是辐射亮度值，单位是：

W/cm2.μm.sr（瓦特/平方厘米.微米.球面度），Gain和Bias是增益和偏差，单位和辐射亮

度值相同，可以看出，辐射亮度和DN值是线性关系。

2.将辐射亮度值转换为大气表观反射率，式中Lλ为辐射亮度值，d为

天文单位的日地距离，ESUNλ为太阳表观辐射率均值，θs是以度为单位的太阳高度角。

不过总的来说，这部分的工作基本上不需要用户自己做，相关的系数都包含在数据的头文件

或者元数据中了。

5.大气校正

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，广义上讲获得地

物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数；狭义上是获取地物真实反

射率数 据。用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地

物反射的影响，消除大气分子和气溶胶散射的影响。大多数情况下，大气校正同

时也是反演地 物真实反射率的过程。

什么情况下需要做大气校正，我们购买或者其他途径获取的影像是否做过大气

校正。通俗来讲，如果我们需要定量反演或者获取地球信息、精确识别地物等，

需要使用影像上真实反映对太阳光的辐射情况，那么需要做大气校正。一般购买

的影像，说明文档会注明经过辐射校正，其实这个辐射校正是指的粗的辐射校正，

只是做了系统大气校正，就跟系统几何校正的意义是一样的。 by_倒斗我不会_zcsdaujlu_http://blog.sina.com.cn/zccsl

第 3／4页 至于大气校正的方法，不做赘述。

6.辐射校正

是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行

的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。（包括辐射定标和大气校正）三者

关系可以归结为下图：

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第 4／4页

合集下载

ASTER数据处理

ASTER数据处理

ASTER数据处理

一、引言

ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）是一种由美国宇航局（NASA）和日本航空航天研究开发机构（JAXA）合作开发的遥感卫星传感器。ASTER数据处理是指对由ASTER传感器获取的遥感数据进行处理和分析的过程。本文将详细介绍ASTER数据处理的标准格式，包括数据获取、预处理、几何校正、辐射校正、影像拼接和应用等方面。

二、数据获取

ASTER数据可以从NASA的地球观测系统数据处理与信息技术项目（EOSDIS）中获取。用户需要注册EOSDIS账号，并根据需要选择相应的ASTER数据集。数据集包括高程数据、地表温度数据、地表反射率数据等。

三、预处理

1. 数据格式转换：将ASTER数据从原始格式（HDF）转换为常用的栅格数据格式，如GeoTIFF。

2. 数据子集选择：根据研究需求，选择感兴趣的区域进行子集提取，以减少处理数据的大小。

3. 云去除：使用云检测算法，将云覆盖的像素从数据中去除，以提高后续处理的准确性。

四、几何校正

1. 大气校正：根据ASTER传感器的观测原理，对数据进行大气校正，消除大气影响，得到大气校正反射率数据。 2. 几何校正：根据地面控制点（GCPs）和地形高程数据，进行几何校正，纠正数据的位置和形状，以提高数据的精度。

五、辐射校正

1. 辐射校正：根据辐射定标系数和大气校正反射率数据，进行辐射校正，将数据转换为辐射亮度值。

2. 温度计算：根据辐射亮度值和辐射定标系数，计算地表温度，得到地表温度数据。

六、影像拼接

1. 影像配准：对多个ASTER影像进行配准，使其在地理空间上对应。

2. 影像拼接：根据配准结果，将多个ASTER影像拼接成一个无缝的大区域影像。

七、应用

ASTER数据处理后，可以应用于以下领域：

1. 地质研究：利用ASTER高程数据和地表反射率数据，进行地质构造和地貌分析。

遥感实验-——辐射定标与大气校正

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 Metadata

Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat Calibration

5.1.1.1 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 Subtract

landsat8辐射定标与大气校正 ENVI5.1

landsat8辐射定标与大气校正 ENVI5.1

四，辐射定标

Landsat8数据和其他TM 数据类似，发布的数据标示 L1T，做过地形参与的几何校正，一般情况下可以直接使用而不需要做几何校正。为了利用其丰富的波段光谱信息，我们需要进行辐射定标处理，将原始图像上的DN值转为反射率。

1.使用ENVI5.1下的通用定标工具Radiometric Calibration进行Landsat8的辐射定标。打开LC81220382013141LGN01_MTL.txt全波段文件，选择MultiSpectral多光谱数据进行定标，定标的范围可缩小为ROI区域。

在subset by file选项中选择5月份的ROI区域，使得定标的范围针对ROI。

2.定标参数设置。

为后续的FLAASH大气校正做数据准备，单击Apply FLAASH Settings得到相应的参数。

辐射定标后的结果：

通过定标之后的影像DN值可靠。

五．Flassh大气校正

大气校正的意义在于去除一些大气的干扰，利用ENVI5.1工具箱中的FLAASH

Atmospheric Correction进行大气校正。

大气校正参数设置：

1) Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据,要求为BIL存储格式；

2) Output Reflectance File：设置输出FLAASH大气校正结果的路径；

3) Output Directory for FLAASH Files：设置输出FLAASH校正文件的路径；

4) Scene Center Location：自动获取；

5) Sensor Type：Landsat-8 OLI；Sensor Altitude:自动读取；Pixel Size:自动读取；

6) Ground Elevation: 0.132KM。注：利用ENVI自带的全球900米分辨率DEM数据计算，Open World Data ->Elevation（GMTED2010）;

大气校正的目的及各个步骤的意义

大气校正的目的及各个步骤的意义

⼤⽓校正的⽬的及各个步骤的意义

遥感所利⽤的各种辐射能均要与地球⼤⽓层发⽣相互作⽤、 散射、吸收，⽽使能量衰减，并使光谱分布发⽣变化。

⼤⽓的衰减作⽤对不同波长的光是有选择性的，因⽽⼤⽓对不同波段的图像的影像是不同的。另外，太阳-⽬标-遥感器之间的

⼏何关系不同，则所穿越的⼤⽓路径长度不同，使图像中不同地区地物的像元灰度值所受⼤⽓影响程度不同，且同⼀地物的像

元灰度值在不同获取时间所受⼤⽓影响程度也不同。

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，⼴义上讲获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型

参数；狭义上是获取地物真实反射率数据。⽤来消除⼤⽓中⽔蒸⽓、氧⽓、⼆氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响，

消除⼤⽓分⼦和⽓溶胶散射的影响。⼤多数情况下，⼤⽓校正同时也是反演地物真实反射率的过程。

结果对⽐

在快速⼤⽓校正中涉及DN值→辐射定标→⼤⽓校正等步骤，这个过程的数据也是在不断变化

这些过程或者名词都有那些意义？

⾸先，DN值是⼀个较⼤的数值，它是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。⽆单位，是⼀个整数值，值⼤⼩与传感器

的辐射分辨率、地物发射率、⼤⽓透过率和散射率等有关。

辐射定标辐射定标的过程是将DN值转化为实际物理意义的⼤⽓顶层辐射亮度或反射率。辐射定标的原理是建⽴数字量化值与对应视场

中辐射亮度值之间的定量关系，以消除传感器本⾝产⽣的误差。

⼤⽓校正⼤⽓校正时⼜将定标值还原为地表真实信息，并能⾼保真地恢复地物波谱信息