高光谱遥感第三章讲解学习
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第3章遥感传感器及其成像原理.
❖ 经探测器输出视频信号。 ❖ 经电子放大器放大和调制。 ❖ 在阴极射线管上显示出一条相应于地面扫描视场内的
景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下 来。 ❖ 接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动， 胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条 衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维 条带图像。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 摄影类传感器分类
➢ 全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 多光谱摄影机
多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多 个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的 ，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反 射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高 影像的判读和识别能力。
❖ 又由于扫描总视场为 11.56°，地面宽度为185km，因 此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范 围为 474m * 185km。
❖ 又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为 6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动 474m，因此扫描线恰好衔接。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
景物的图像线，这条图像线经曝光后在底片上记录下 来。 ❖ 接着第二个扫描镜面扫视地面，由于飞机向前运动， 胶片也作同步旋转，记录的第二条图像正好与第一条 衔接。依次下去，就得到一条与地面范围相应的二维 条带图像。
缝隙式摄影机
镜头转动式摄影机
3.1.1 摄影类传感器分类
➢ 全景摄影畸变：相片两端的地表景物被压缩。
3.1.1 摄影类传感器分类
3. 多光谱摄影机
多光谱摄影机指对同一地区，在同一瞬间摄取多 个波段影像的摄影机。采用多光谱摄影的目的 ，是充分利用地物在不同光谱区，有不同的反 射特征，来增加获取目标的信息量，以便提高 影像的判读和识别能力。
❖ 又由于扫描总视场为 11.56°，地面宽度为185km，因 此扫描一次每个波段获取6条扫描线图像，其地面范 围为 474m * 185km。
❖ 又因扫描周期为73.42ms，卫星速度（地速）为 6.5km/s，在扫描一次的时间里卫星往前正好移动 474m，因此扫描线恰好衔接。
❖ 自西往东对地面的有效扫描时间为33ms，即在33ms内扫描 地面的宽度为185km，按以上宽度计算，每9.958 μs内扫描 镜视轴仅在地面上移动了56m，因此采样后的MSS像元空间 分辨率为56m * 79m （Landsat为68m * 83m）。
四、 ETM+增强型专题制图仪
表3-4
波段号 类型
1
Blue-Green
波谱范围 /um 0.450-0.515
地面分辨率 30m
2
Green
0.525-0.605
30m
3
Red
高光谱遥感分解课件
端元提取的效果直接影响到后续的混合 像元分解和谱间关系分析的精度和可靠 性，因此是高光谱遥感分解中的关键步
骤。
混合像元分解方法
混合像元分解的方法包括基于物理模型的方法和基于 统计模型的方法等。这些方法通过建立地物光谱与像 元光谱之间的数学模型，利用优化算法对模型参数进 行求解，从而得到每个像元的纯组分和丰度信息。
高光谱遥感分解方法
端元提取方法
端元提取是高光谱遥感分解的基础，目 的是从高光谱数据中提取出纯净的地物 光谱，为后续的混合像元分解和谱间关
系分析提供基础。
端元提取的方法包括基于统计的方法、 基于空间的方法和基于变换的方法等。 这些方法通过不同的原理和算法，从高 光谱数据中提取出尽可能纯净的地物光
谱。
矿物与地质应用
总结词
高光谱遥感在矿物与地质应用中具有重要作用，可以用于矿产资源调查、地质构造分析 等。
详细描述
高光谱遥感能够通过分析地物的光谱特征差异，识别不同类型的矿物和地质构造。在矿 产资源调查中，高光谱遥感可以用于发现潜在的矿床和评估矿产资源的分布情况。同时 ，在地质构造分析中，高光谱遥感可以通过分析地物的光谱特征差异，揭示地质构造的
高光谱遥感分解课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
CONTENTS
• 高光谱遥感概述 • 高光谱遥感技术原理 • 高光谱遥感分解方法 • 高光谱遥感应用实例 • 高光谱遥感技术展望
01
CHAPTER
高光谱遥感概述
高光谱遥感的定义
高光谱遥感是一种利用光谱信息对地球表面进行观测和监测 的技术。它通过卫星或飞机搭载的高光谱成像仪获取地物辐 射的连续光谱信息，进而分析地物的成分、结构和动态变化 。
高光谱遥感技术的挑战与问题
高光谱遥感分解课件
案例一：高光谱遥感在农业监测中的应用
总结词
种植结构优化
详细描述
高光谱遥感技术能够识别不同种类的 农作物，通过监测农作物的分布和生 长状况，可以优化种植结构，提高土 地利用效率和农业生产效益。
案例二：高光谱遥感在环境监测中的应用
总结词
污染物监测
详细描述
高光谱遥感技术能够监测大气、水体和土壤中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物、重金 属等。通过对污染物的光谱特征进行分析，可以实时监测污染物的排放和扩散情况，为
05 实际应用案例分析
案例一：高光谱遥感在农业监测中的应用
总结词：精准监测
详细描述：高光谱遥感技术能够获取地表覆盖物的光谱信息，通过分析这些光谱 信息，可以精确地监测农作物的生长状况、病虫害情况以及土壤质量等，为农业 生产提供科学依据。
案例一：高光谱遥感在农业监测中的应用
总结词：产量预测
详细描述：利用高光谱遥感技术，可以预测农作物的产量。通过对农作物生长过程中的光谱信息进行监测和分析，可以建立 产量预测模型，提高预测的准确性和可靠性。
进行分类。
非监督分类
02
对未知类别的样本进行聚类分析，将相似的像素归为同一类。
目标识别
03
利用提取的特征和分类结果，对目标进行识别和定位。
04 高光谱遥感技术发展与展望
高光谱遥感技术的发展趋势
技术创新
随着传感器技术的不断进步，高光谱遥感器的空间分辨率 和光谱分辨率将得到进一步提升，能够获取更丰富、更精 准的地物信息。
详细描述
高光谱遥感技术能够识别不同类型的矿产资源，通过对地 表的光谱信息进行监测和分析，可以确定矿产资源的分布 和储量，为矿产资源勘探提供有力支持。
总结词
高光谱遥感的概念
遥感的发展趋势 （1）随着热红外成像、机载多极化合成孔径雷达、高分辨力表层穿透雷达和星载合成孔径 雷达技术日益成熟，遥感波谱域从最早的可见光向近红外、短波红外、热红外、微波方向发 展，波谱域的扩展将进一步适应各种物质反射、辐射波谱的特征峰值波长的宽域分布。
（波段范围扩展从可见光、近红外、发展到中 远红外、微波）
（6）建立适用于遥感图像自动解译的专家系统，逐步实现遥感图像专题信息提取自动化。 （遥感图像自动解译的专家系统）
（7）3S一体化
（8）随着高空间分辨力新型传感器的应用，遥感图像空间分辨率从1KM、500m、250m、 80m、30m、20m、10m、5m发展到1m，军事侦察卫星传感器可达到15cm或者更高的分辨 率。空间分辨率的提高，有利于分类精度的提高，定位和目标识别，但也增加了计算机分类 的难度。
总结起来，高光谱分辨率遥感信息的分析与处理，侧重于从光 谱维角度对遥感图像信息进行展开和定量分析，其图像处理模式的 关键技术，例如：
(1) 光谱重建，即：成像光谱数据的定标、定量化和大气纠正模 型与算法，恢复地物光谱的真实面目；
一些针对传统遥感数据的图像处理算法和技术，如：特征选择与提取、图像分类等技术 面临挑战。如：用于特征提取的主分量分析方法，用于分类的最大似然法、用于求植被 指数的NDVI算法等等，不能简单地直接应用于高光谱数据。
3、如何处理高光谱遥感数据？
高光谱遥感技术的发展来自于成像技术的不断完善，成像光谱仪有其独特的优越性，但同时 海量数据也给应用和分析带来了不便。
➢ 常规遥感的局限：波段太少；光谱分辨率太低；波段宽一般>100nm；波段在光谱上不连续， 不能覆盖整个可见光至红外光(0.4~2.4nm)光谱范围。
➢ 如一个TM波段内只记录一个数据点，而航空可见光/红外光成像光谱仪(AVIRIS)记录这一波 段范围内的光谱信息用10个以上数据点。
遥感物理讲座 第三章 物质的光谱与结构
图 物质的内部状态原理图
内 容
引 言
原子光谱与原子结构
（氢原子光谱，X射线与γ 射线）
分子光谱与分子结构
（分子结构，分子能级与光谱，分子的转动光谱，分子的 振动光谱，分子的振动-转动光谱，分子的电子-振动-转 动光谱）
固体光谱与固体结构
（固体结构，能带论简介，晶格振动，固体光谱，喇曼光 谱，激光光谱，荧光光谱）
一、引 言
物体的光谱，特别是物体的发射和吸收光谱是研究物质结构的一把钥匙，一条条五
彩缤纷的光谱线，揭示了原子、分子这些微观世界的奥秘。
原子所发射或吸收的光谱是由一条条分立的谱线组成的，一般称为线状光谱。各种
原子都有各自的一组光谱，不仅可以从光谱中识别出不同的元素，还可以从中分析各 元素的原子结构。
《遥感物理》课程讲座-3 ----物质的光谱与结构
电磁波与地物相互作用
电磁波与地物表面及大气的相互作用与 其频率密切相关。任何物质都会反射、吸收、 透射和辐射电磁波，不同性质、结构的物质 会产生不同频率的电磁波。电磁波产生的方 式多种多样，包括电磁振荡，晶格或分子的 热运动，晶体分子或原子的电子能级跃迁， 分子、原子核振动与转动能级、内层电子能 级、原子核内能级电子跃迁。 从辐射源（如太阳）入射到物体上的辐 射可分成吸收、透射和反射三个分量。根据 能量守恒定律， + + =1 ，其中 、 、 分 别是吸收、透射和反射比。
二、原子结构与原子光谱
1913年，玻尔综合了普朗克的量子论、爱因斯坦的光子学说和卢瑟夫的原子模型，提出了原 子结构的新假设，建立了原子光谱项与它的结构之间的基本关系。虽然用量子力学可以系统地 完善地解决原子结构问题，但玻尔理论比较直观明了。 玻尔理论的要点如下： （1）电子以圆形轨道围绕原子核(质子)旋转，但只有某些分立的轨道是存在的，在某一 条一定轨道上运动电子具有一定的能量，称为在一定的稳定状态，简称定态。原子有许多定态， 其中能量最低的态称为基态，其余的态称为激发态。定态原子并不辐射能量。 （2）原了只有从一个En的定态跃迁到另一个能量为Em的定态时，才发射或吸收电磁辐射， 其频率ν由下式决定： hν=En-Em。上式称为玻尔频率条件，h为普朗克常数。 （3）为了确定这些分量的电子轨道，玻尔还提出了一个附加的量子条件：电子轨道运动 的角动量P必须等于h/2的整数倍。 最简单的光谱是氢原子光谱，因为氢原 子的结构最简单，只有一个质子与一个电 子。在可见光和近紫外区，氢原子光谱是 由一个谱线系组成的，谱线系的间隔与强 度朝着短波方向以一种十分规则的方式递 减。这个谱线称为巴耳末系。 氢原子光谱
高光谱遥感理论基础资料
第三章 高光谱遥感物理基础
本章主要介绍地物的电磁波特性、 太阳辐射、光谱测量、典型地物光谱特 征等。
1
3.1 电磁波及电磁辐射
3.1.1 电磁波的特性
遥感是根据收集到的电磁波来判断目标地物和自然 现象（物体种类、特征和环境不同，具完全不同的电磁 波反射或发射特征），遥感技术主要是建立在物体反射 或发射电磁波原理上的。 电磁波 :根据麦克斯韦电磁场理论, 变化的电场和磁场 交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程 称为电磁波.
34
2）分子振动产生光谱特征 晶体结构不同，受到外来能量的时候，发生振动 而产生的光谱特性并不一致。
17
3.1.4 电磁波与物质的相互作用
1 太阳辐射与大气的作用
大气组成：大气主要由气体分子、悬浮的微 粒、水蒸气、水滴等组成。 气体：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3 悬浮微粒：尘埃
18
大气垂直分布的结构：
从地面到大气上界，大气的结构分层为： 对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层 内。 平流层：高度在12～50 km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度 由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。 电离层：高度在50～1 000 km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段 是透明的，是陆地卫星活动空间。 大气外层：800～35 000 km ,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。
电磁波的特性1不需要传播介质2横波3波动性4粒子性5叠加原理6相干性和非相干性7衍射和偏振遥感器的几何图象分辨率波长越长偏振现象越显著偏振摄影和雷达成像8多谱勒效应合成孔径侧视雷达电磁波因辐射源或者观察者相对于传播介质的运动而使观察者接受到的频率发生变化按电磁波波长频率大小长短依次排列制成的图表叫电磁波谱
本章主要介绍地物的电磁波特性、 太阳辐射、光谱测量、典型地物光谱特 征等。
1
3.1 电磁波及电磁辐射
3.1.1 电磁波的特性
遥感是根据收集到的电磁波来判断目标地物和自然 现象（物体种类、特征和环境不同，具完全不同的电磁 波反射或发射特征），遥感技术主要是建立在物体反射 或发射电磁波原理上的。 电磁波 :根据麦克斯韦电磁场理论, 变化的电场和磁场 交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程 称为电磁波.
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2）分子振动产生光谱特征 晶体结构不同，受到外来能量的时候，发生振动 而产生的光谱特性并不一致。
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3.1.4 电磁波与物质的相互作用
1 太阳辐射与大气的作用
大气组成：大气主要由气体分子、悬浮的微 粒、水蒸气、水滴等组成。 气体：N2，O2，H2O，CO2，CO，CH4，O3 悬浮微粒：尘埃
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大气垂直分布的结构：
从地面到大气上界，大气的结构分层为： 对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，天气变化频繁，航空遥感主要在该层 内。 平流层：高度在12～50 km，底部为同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度 由于臭氧层对紫外线的强吸收而逐渐升高。 电离层：高度在50～1 000 km，大气中的O2、N2受紫外线照射而电离，对遥感波段 是透明的，是陆地卫星活动空间。 大气外层：800～35 000 km ,空气极稀薄，对卫星基本上没有影响。
电磁波的特性1不需要传播介质2横波3波动性4粒子性5叠加原理6相干性和非相干性7衍射和偏振遥感器的几何图象分辨率波长越长偏振现象越显著偏振摄影和雷达成像8多谱勒效应合成孔径侧视雷达电磁波因辐射源或者观察者相对于传播介质的运动而使观察者接受到的频率发生变化按电磁波波长频率大小长短依次排列制成的图表叫电磁波谱
第三章遥感地学分析地物光谱分析ppt课件
选择性辐射体，其发射率ελ＜1， 发射率ελ随波长而变 化。
.
地物的发射波谱特性曲线
3.1.1 遥感图像地物特征
太 阳 辐 射
.
3.1.1 遥感图像地物特征
3、地物的透射光谱特性
透射率 即地物透射的能量与入射总能量的百分率，
称之为投射率
τ=Eτ/Eο×100%
.
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
.
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
水体的反射光谱特征
.
3.2 遥感图像目视解译
目视解译是用肉眼或借助于简单的工 具如放大镜、立体镜、投影观察器等， 直接由肉眼来识别图像特性，从而提 取有用信息，即人把物体与图像联系 起来的过程 。 具备的基本知识：
– 专业知识、 – 地理区域知识、 – 遥感系统知识。
– STEP2: 根据此灰雾值的幅度确定大气类型（选择 合适的散射模型）；
– STEP3: 根据模型和初始灰雾值预测其它波段的灰 雾值；
– STEP4: 对每个波段进行大气纠正。
.
3.3.2 遥感数字图像处理
地形辐射纠正
– 需要DEM – 简单的处理方法
比值法：有效消除阴影的影响。
光照状况 TM 1 阳坡 28 阴坡 22
遥感资料的选择
– 资料类型选择 – 波段选择 – 时间选择 – 比例尺选择
遥感图像的处理
– 影像放大 – 影像数字化 – 图像处理
.
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
目视解译的方法
直判法
– 是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定 目标地物属性与范围的一种方法。
对比分析法
– 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对 比分析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感 影像图进行对比，而且要借助不同时相的遥感 影像图之间进行对比。
.
地物的发射波谱特性曲线
3.1.1 遥感图像地物特征
太 阳 辐 射
.
3.1.1 遥感图像地物特征
3、地物的透射光谱特性
透射率 即地物透射的能量与入射总能量的百分率，
称之为投射率
τ=Eτ/Eο×100%
.
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
.
3.1.2 典型地物的反射光谱特征
水体的反射光谱特征
.
3.2 遥感图像目视解译
目视解译是用肉眼或借助于简单的工 具如放大镜、立体镜、投影观察器等， 直接由肉眼来识别图像特性，从而提 取有用信息，即人把物体与图像联系 起来的过程 。 具备的基本知识：
– 专业知识、 – 地理区域知识、 – 遥感系统知识。
– STEP2: 根据此灰雾值的幅度确定大气类型（选择 合适的散射模型）；
– STEP3: 根据模型和初始灰雾值预测其它波段的灰 雾值；
– STEP4: 对每个波段进行大气纠正。
.
3.3.2 遥感数字图像处理
地形辐射纠正
– 需要DEM – 简单的处理方法
比值法：有效消除阴影的影响。
光照状况 TM 1 阳坡 28 阴坡 22
遥感资料的选择
– 资料类型选择 – 波段选择 – 时间选择 – 比例尺选择
遥感图像的处理
– 影像放大 – 影像数字化 – 图像处理
.
3.2.2 遥感图像解译方法与步骤
目视解译的方法
直判法
– 是根据遥感影像目视判读直接标志，直接确定 目标地物属性与范围的一种方法。
对比分析法
– 对比分析法包括同类地物对比分析法、空间对 比分析法和时相动态对比法。不仅是同一遥感 影像图进行对比，而且要借助不同时相的遥感 影像图之间进行对比。
高光谱遥感第三章讲解学习
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
三种场地定标法的优缺点比较
反射率法
辐亮度法
投入的测试设备和获取 飞机飞行高度越高 的测量数据相对较少。 大气校正就越简单
优 省工、省物且满足精 精度也就越高 点 度要求
辐照度法
由于利用地面测量的大气 漫射和总辐射之比来描述 大气气溶胶的散射特性， 故减少了反射率法中由于 气溶胶光学特性参量的假设 而带来的误差
大气的散射与辐射光波长有密切关系，对短 波长的散射与长波长的散射要强的多，分子散射 的强度与波长的四次方成反比；
气溶胶的散射强度随波长的变化与粒子尺度 分布有关；
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
大气辐射传输方程
到达遥感器处总的上行辐射为：
Ls Lsu Lsd Lsp Ls 遥感器处总的上行辐射 Lsu - 地表对太阳光的反射辐 射 Lsd - 地表对天空光的反射 Lsp -向上散射的程辐射
① 有关大气介质特征参数的获取 ② 具体实用的大气辐射传输模型的研究
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
- 大气辐射校正常用算法
- 采用大气参数的方法 - 5S模型 - 6S模型
– 直接采用大气物理参数，增加多次散射计算 • LOWTRAN辐射传输模型 • MODTRAN辐射传输模型
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
要对大气气溶胶的一
缺 些光学特性参量做假设 点
为精确进入大气校正 还需要反射率法的全 部数据，该方法投入 的设备、资金和人力 相对较多
测量数据相对较多，漫射
和总辐射之比的测量在高 纬
度地区对精度由较大影响
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
2 大气辐射传输理论
-大气对遥感辐射传输的影响
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第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
三种场地定标法的优缺点比较
反射率法
辐亮度法
投入的测试设备和获取 飞机飞行高度越高 的测量数据相对较少。 大气校正就越简单
优 省工、省物且满足精 精度也就越高 点 度要求
辐照度法
由于利用地面测量的大气 漫射和总辐射之比来描述 大气气溶胶的散射特性， 故减少了反射率法中由于 气溶胶光学特性参量的假设 而带来的误差
辐亮度法—主要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，去标定飞行中卫星遥感器的辐射量， 从而实现卫星遥感器的标定。
辐照度法—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。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
（3）场地定标
原理：机载或星载成像光谱仪飞越辐射定标场 地上空时，在定标场地选择若干像元区，测量成 像光谱仪对应的地物的各波段成像反射率和大气 光谱等参量，并利用大气辐射传输模型等手段给 出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后 确定它与成像光谱仪对应输出的输出的数字量化 值的数量关系，求解定标系数，并估算定标不确 定性。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
（3）场地定标 辐射校正场包括 敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场；
辐射标准和设备定标实验室； 光学特性和环境参数观测实验室； 辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
（3）场地定标
辐射校正场包括 敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场； 辐射标准和设备定标实验室； 光学特性和环境参数观测实验室； 辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
各光谱带的辐射亮度值的计算公式：
Lt ( E T1 c o s Lp1 ) T2 Lp2
E
大气外界太阳光谱辐照度
-飞 机 飞 过 地 面 场 地 时 刻 的 太 阳 天 顶 角
T1 - 整 层 大 气 透 过 率
大气的散射与辐射光波长有密切关系，对短 波长的散射与长波长的散射要强的多，分子散射 的强度与波长的四次方成反比；
气溶胶的散射强度随波长的变化与粒子尺度 分布有关；
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
大气辐射传输方程
到达遥感器处总的上行辐射为：
Ls Lsu Lsd Lsp Ls 遥感器处总的上行辐射 Lsu - 地表对太阳光的反射辐 射 Lsd - 地表对天空光的反射 Lsp -向上散射的程辐射
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
成像光谱仪的定标 有三个阶段的定标
仪器实验室定标
机上或星上定标
场地定标
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
（1）实验室定标
光谱定标 - 确定成像光谱仪每个波段的 中心波长和宽度
辐射定标 相对定标 绝对定标
第三章 高光谱遥感图像 辐射与何校正
相对定标
确定场景中各像元之间、各探测器之间、各 波谱段之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。 绝对定标
① 有关大气介质特征参数的获取 ② 具体实用的大气辐射传输模型的研究
通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成 像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值（L）与成像光 谱仪输出的数字量化值（DN）之间的定量关系。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
OMIS成像光谱仪的 辐射定标：采用千 瓦级的石英卤灯供 应固定电流和电压， 采用标准反射板对 瞬时视场角进行测 量，用已知的由标 准板反射到视场的 辐射强度与仪器测 量得到的数值比值 来计算辐射定标系 数。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
（2）机上和星上定标 必要性：运行环境的变化和器件老化 一般采用内定标的方法，即辐射定标源、光标
光学系统都在飞行器上
第三章 高光谱遥感图像
辐射与几何校正
AVIRIS在每个扫描行的 开始和结束都要对定 标器进行测量。该机 上的定标系统是由一 个硅探测器反馈电路 控制稳定的石英卤灯。 测量的定标数据包括 一个亮信号、一个暗 信号和两个光谱信号， 用来监测仪器辐射性 能。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
1. 成像光谱仪定标 2. 大气辐射传输理论 3. 高光谱遥感图像大气辐射校正 4. 高光谱遥感图像几何校正
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
1 成像光谱仪定标
成像光谱仪定标的目的： 建立成像光谱仪每个探测元件输出的数字量
化值（DN）与它所对应视场中输出辐射亮度值之 间的定量关系。
T2 - 飞 机 - 地 面 间 的 大 气 透 过 率 Lp1 大 气 外 -地 面 的 程 辐 射
-地 面 反 射 率
Lp2 飞 机 -地 面 间 的 程 辐 射
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
机载成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度值Lt
与机载成像光谱仪扫描地面地面定标场地时输出数 字量化值DN之间的数值关系
要对大气气溶胶的一
缺 些光学特性参量做假设 点
为精确进入大气校正 还需要反射率法的全 部数据，该方法投入 的设备、资金和人力 相对较多
测量数据相对较多，漫射
和总辐射之比的测量在高 纬
度地区对精度由较大影响
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
2 大气辐射传输理论
-大气对遥感辐射传输的影响
大气散射与吸收对下行辐射与遥感器接受的 上行辐射的光谱特性造成深刻的影响；
DN -b Lt a
a (增益系数)，b (暗电流)
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
场地定标常用方法：
- 反射率法 - 辐亮度法 - 辐照度法
第三章 高光谱遥感图像
辐射与几何校正
发射率法—在卫星遥感器过顶时同步测量地面目标 反射率因子和大气光学参量，然后利用辐射传输 模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
辐射传输方程为
dI dz
I
sI
B
sJ
是介质所有气体及粒子的吸收系数之和 s是介质所有气体及粒子的散射系数之和
B是介质热发射能量 J是其它方向入射波的散射能量
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
应用大气辐射传输模型解决遥感影像的大气校正需 要解决两个关键问题