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遥感实验 辐射定标 终极版

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一 辐射定标
（1）实验的目的和意义：
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。为了正确评价目标的反射或辐射特性，必须消除或减弱这些失真。
辐射定标使图像尽量恢复本来面目，为遥感图像的识别分类解译等后续工作打下基础。

（2）辐射定标的原理
反射率法：在卫星过顶时同步测量地面目标反射率因子和大气光学参量（如大气光学厚
度、大气柱水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值。具有
较高的精度。
辐亮度法：采用经过严格光谱与辐射标定的辐射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观
测几何相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作为已知量，去标定飞行中遥感器的辐
射量，从而实现卫星的标定，最后辐射校正系数的误差以辐射计的定标误差为主。仅仅需要
对飞行高度以上的大气进行校正，回避了底层大气的校正误差，有利于提高精度。
辐照度法：又称改进的反射率法，利用地面测量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥
感器高度的表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度，。这种方法是使用解析近似方
法来计算反射率，从而可大大缩减计算时间和计算复杂性

（3）辐射定标的步骤

1、使用ENVI工具进行定
标，打开实验数据，焦作市
影像数据3-7，在主菜单中
选择工 具

2、 打开
head文件
夹，并在TM
Calibration
Parameter
对话框中输
入相应数
据，如图所
示
输入数据之前 输入数据之后
3、输入图像前后的对比可看出个选项参数如下所述：
Landsat Satellite:4 Data Acquisition Month:Dec Data Acquisition Day:28
Data Acquisition Year:2004 Sun Elevation(deg):50.00 Data Acquisition Band:7
Calibration Type:Radiance
输入数据完毕之后，选择好保存路径，并将该文件命名为fsdb3-7.
（4）、比较辐射定标前后的区别

（5）收获和体会
由于页数限制，只能将总结插在辐射定标实验的最后一个图之前了。通过该实验，我了
解了ENVI 4.4 里面的关于辐射定标工具的具体运用，对辐射定标的原理和作用也有了初步
的了解，但是就最终经定标之后的差异到底表现在哪里，我还不是很清楚，不知道最后一个
步骤到底对不对。

打开basic tool
下的statics选
项，选择相应的
查看功能，先选
择辐射定标之
前3-7的相关
数据，所得结果
如图所示，接着
再选择先前所
保存的fsdb3-7,
我们很容易就
可看出其数据
上的差异。
二 、遥感图像的几何校正（配准）
（1）实验的目的和意义：
遥感成像时由于飞行器的姿态高度，速度，以及地球自传等因素的影响，造成图像相对
于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为象元相对于地面目标的实际位置发生挤压，扭曲，
拉伸和偏移，因而要进行几何校正，它可以
（2）几何校正的原理

在遥感理论上,将遥感平台位置和运动状态、地形起伏、地球表面曲率、大气折射等遥
感系统内外因素影响造成的遥感图像几何位置上的变化统称为几何畸变,也就是遥感图像在
几何位置上与实际地面位置有差异。几何校正,即图像级别中的几何精校正，方法机理是通
过若干控制点,建立不同图像间的多项式空间变换和像元插值运算[ 5, 6 ] ,实现遥感图像与实
际地理图件间的配准,达到消减以及消除遥感图像的几何畸变,是获取第3个级别遥感数据的
重要方法。
（3）几何校正的操作步骤
1、将3-7作为参考，在新窗口中打开4-8。
分别打开，即在display#1,display#2中打
开；
2、进行关联，
选择
map->Registration->se
lect GCPs：image to
image；特别要注意的
是，选择的时候出现
窗口Image to Image
Registration，分别在两
边选中DISPLAY 1
（左）,和DISPLAY 2
（右）。 在本例中，
Base Image是3-7，需
校正的Warp 则是
4-8，然后点选OK!

3、接着就是选点了：将
两边的影像十字线焦点
对准到自己认为是同一
地物的地方，选择好之后
就点击ADD POINT添加
点了。根据要求可以选择
四个点，注意选点的位置
要均匀分布，如所图示，
是加点之后的图形。选好
4个点后就可以预测：把
十字叉放在参考影像某
个地物，点选predict则待
校正影像就会自动跳转
到与参考影像相对应的
位置，而后再进行适当的
调整并选点。
5、进行校正：
在ground control points.对话框中选择：options->warp file(as
image to map)在出现的imput warp image中选中你要校正的影像，点ok进入
registration parameters对话框：首先点change proj按钮，选择坐标系，然后
更改象素的大小，本例中就是30*30的标准，所以不用再调整。接着选择重
采样方法（resampling）,选择双线性的（bilinear），最后选择保存路径就行了。
如图所示，在registration parameters，输入相关系数

（4）实验收获和体会
通过这个实验，我了解了与几何校正相关的，图片关联，匹配等的相关步骤。上理论
课时，我虽也认真听讲，可是到了真正实验室还是要和同学一起讨论，熟悉了好久才能慢慢
把步骤完成。可见，我们一定要将理论付诸于实践，加深我们对知识的理解。

4、
选点结
束后，首先
把点保存
了 ：ground
control
points->file-
>save gcp
as ASCII..，
如右图所
示：

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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。

envi辐射定标

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。

辐射定标

辐射定标


L = F0 cosθ s R(θ s,ϕs ;θv,ϕv )
辐亮度向反射率的转换
反射率： 反射率：地物反射亮度与相同光照条件下的标 准板反射辐亮度之比。 准板反射辐亮度之比。 标准板反射辐亮度为： 标准板反射辐亮度为：
L0 = F0
π
cos θ s
故地物反射率为： 故地物反射率为：
πL(θ s , ϕ s ;θ v , ϕ v ) R(θ s , ϕ s ;θ v , ϕ v ) = F0 cosθ s
TM图像的辐射定标
辐射公式及单位
公式： 公式：
L = DN * G + B
单位： 以前为： 单位： Land 5 以前为： mW
/(cm ⋅ Sr ⋅ µm )
2
2
Land 7 以后为： W /( M ⋅ Sr ⋅ µm ) 以后为： 二者之比为1 二者之比为1：10
广州981222辐的辐射定标公式
电磁辐射与辐射源——地物 电磁辐射与辐射源——地物 ——传感器的几何关系 ——传感器的几何关系
入射辐照度下入射方向是余弦关系 对于水平地面，入射辐照度为： 对于水平地面，入射辐照度为：
F = F0 cosθ s
对单位面积，反射辐亮度与观测射方向也是余弦关系， 对单位面积，反射辐亮度与观测射方向也是余弦关系， 对于水平地面，单位反射辐亮充度为： 对于水平地面，单位反射辐亮充度为：
L = F0 cosθ s cosθv R(θ s,ϕs ;θv,ϕv )
对足够大的地面面积， 对足够大的地面面积，反射辐亮度仅与二向反射率有 如地面为朗伯体且水平， 关；如地面为朗伯体且水平，则任何观测方向上其反 射辐亮度均相等。对于传感器来说， 射辐亮度均相等。对于传感器来说，一般地物均充满 整个瞬时视场，故反射亮度与观测方向不是余弦关系， 整个瞬时视场，故反射亮度与观测方向不是余弦关系， 其反射辐亮度为： 其反射辐亮度为：
定量遥感实习1-辐射定标与大气校正

定量遥感实习1-辐射定标与大气校正


12 利用ENVI软件进行大气校正源自2 根据输入对应时间，角度
HOUR应 输入卫星 过境时格 林威治子 午线的时 间
3 输入大气的模型( Atmospheric model )
3 输入大气的模型( Atmospheric model )
模型代号 0 1 2 3 含义 无气体的吸收(no gaseous absorption) 热带的(Tropical) 中纬度夏季(midlatitude summer) 中纬度冬季(midlatitude winter )
8 输入传感器的波段代号
9 输入地表状况

0代表均匀 1代表不均匀
10 输入RAPP 的空气校正参数
11 打开sixs.out文件，找到经校正之后 的系数，计算大气校正的表达式
************************************************* * atmospheric correction result * ----------------------------* input apparent reflectance : .309 * measured radiance [w/m2/sr/mic] : 90.000 * atmospherically corrected reflectance : .367 * coefficients xa xb xc : .00450 .02945 .08062 * y=xa*(measured radiance)-xb; acr=y/(1.+xc*y) ************************************************* y=0.00450*b1-0.02945 Acr=（0.00450*b1-0.02945）/(1+0.08062* （0.00450*b1-0.02945）)