表观反射率
表观反射率(反射率反照率)的计算
表观反射率（反射率、反照率）的计算第一步、分别计算各个波段每个像元的辐射亮度L 值：L=Gain*DN+Bias或者min min minmax minmax )(*L QCAL QCAL QCAL QCAL L L L +---=式中，QcaL 为某一像元的DN 值，即QCAL=DN 。
QCALmax 为像元可以取的最大值255。
QCALmin 为像元可以取的最小值。
如果卫星数据来自LPGS(The level 1 product generation system)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。
如果卫星数据来自美国的NLAPS ( National Landsat Archive Production System )，则QCALmin=0 (Ldsat-5的TM 数据属于此类型)。
根据以上情况，对于Landsat-7来说，可以改写为(QCALmin=1)：minminmax )1(*254L DN L L L +--=对于Landsat-5来说，可以改写为(QCALmin=0)：minminmax *255L DN L L L +-=表1 Iandsa-7 ETM+各个反射波段的Lmax 和Lmin 值Table1The values of Lmmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-7表2 Landsat-5 TM 各反射波段的Lmax 和Lmin 值的陆地、沙漠、冰与雪、水体、海冰、火山等6大类型)和太阳高度角状况来确定采用高增益参数或是低增益参数。
一般低增益的动态范围比高增益大1.5倍，因此当地表亮度较大时，用低增益参数;其它情况用高增益参数。
在非沙漠和冰面的陆地地表类型中，ETM+的1一3和5,7波段采用高增益参数，4波段在太阳高度角低于45度（天顶角>45度）时也用高增益参数，反之则用低增益参数。
详见文献(NASA Landsat Project ScienceOffice , 1998b )。
大气表观反射率
大气表观反射率大气表观反射率是指大气中的一种现象，即光线从大气中传播时，部分光线会被大气中的颗粒物和分子散射、吸收或折射，导致光线的强度和方向发生变化。
大气表观反射率的大小与大气中的颗粒物浓度、颗粒物的大小、光线的波长等因素有关。
大气表观反射率对于地球观测、遥感和气象预测等领域具有重要意义。
通过观测和分析大气表观反射率，可以获取大气中的颗粒物浓度和组成等信息，对气象灾害的预警和防护提供重要依据。
此外，大气表观反射率还可以用于遥感图像的处理和解译，提高遥感数据的质量和可靠性。
大气表观反射率受多种因素影响。
首先，大气中的颗粒物浓度越高，光线的散射和吸收就越强，导致大气表观反射率增大。
例如，在雾霾天气中，颗粒物浓度高，大气表观反射率较大。
其次，颗粒物的大小也会影响大气表观反射率。
较大的颗粒物更容易散射光线，使大气表观反射率增大。
此外，光线的波长也会对大气表观反射率产生影响。
不同波长的光线在大气中的传播和散射特性不同，因此大气表观反射率也会有所差异。
为了准确测量大气表观反射率，科学家们使用了各种仪器和技术。
常用的方法包括光度计、光谱仪和遥感卫星等。
光度计通过测量光线的强度来计算大气表观反射率。
光谱仪则可以测量不同波长下的光线强度，进而分析大气中不同波长光线的散射和吸收情况。
遥感卫星则可以从空中获取整个地球的遥感图像，通过分析图像中的颜色和亮度等信息来推测大气表观反射率。
除了仪器和技术的发展，研究人员还通过模拟和实验等方法来深入理解大气表观反射率的机理。
通过模拟大气中的散射和吸收过程，科学家们可以研究不同因素对大气表观反射率的影响，并优化测量方法和技术。
实验室中的实验则可以模拟不同大气环境下的光线传播和反射过程，验证理论模型的准确性和可靠性。
大气表观反射率是大气中光线传播的重要现象，与地球观测、遥感和气象预测等领域密切相关。
通过测量和分析大气表观反射率，可以获得大气中颗粒物浓度和组成等重要信息，为气象预警和遥感图像处理提供依据。
表观反射率及其在植被遥感中的应用
表观反射率及其在植被遥感中的应用1 背景在植被遥感中经常涉及到植被指数，例如，归一化差植被指数(NDVI)。
用何种遥感数据计算才能得到较真实的植被指数?对于同一块森林或草地，如何对比和监测它们在不同时期的状况?这些研究均需要定量化的方法。
本文试图对辐射校正中存在的一些容易混淆的概念和术语，进行澄清。
特别对植被遥感应用定量化、监测，具有特殊作用的大气层顶表观反射率(简称表观反射率，Apparent reflectance)的定义；长期以来，各种书刊关于辐射校正(Radiometriccorrection)的定义和内容没有统一。
辐射定标(Ra—diometric calibration)、辐射校正和大气校正(Atmo—spheric correction)使一些初步参与遥感应用的人员感到困惑。
他们不知道三者之间的区别和关系。
有的人员将辐射定标与辐射校正等同，有的则认为大气校正是独立于辐射校正的。
从光学遥感数据的获取过程，我们知道地物反射的辐射亮度 (Radiance)通过大气层，然后被卫星传感器接收，最后转换为DN值。
理想状况下，光学遥感传感器各波段纪录下的辐射通量应该是地物反射的精确测量值。
然而，误差(噪声)在遥感数据获取过程中，通过几种途径混杂进来。
辐射校正的目的就是消除这些误差(噪声)。
它们包括，由传感器本身产生的内部误差和由环境影响——大气和地形影响引起的外部误差。
内部误差一般是系统的、可以预测的，通过卫星发射之前的辐射定标(Pre—flight calibration)和运行中的星上辐射定标(On board calibration)、替代(场地)辐射定标(Vicarious calibration)来确定。
而外部误差在自然界是变化的、不确定的，非系统误差。
一般在内部误差校正(即辐射定标)后，由用户自己来消除这种误差。
在平原地区，只进行大气校正即可消除它，而在山区，除大气校正外，有时还要进行地形辐射校正。
表观反射率
表观反射率
概念： （1）大气层等价反射率 （2）表观星上反射率
• 要对图象进行辐射定标，计算表观反射率，将 图象的DN值转象的DN值转化为辐亮度： radiance=gain*DN+offset (1)式 （2）然后将图象的辐亮度转化为表观反射率： ρ=π*L*d2/（ESUN*cos（θ）） (2)式
其中ρ为表观反射率，L为表观辐亮度，d为日地距离，ESUN 为太阳平均辐射强度，θ为太阳天顶角。
（3）将以上两个步骤结合得：
ρ=π*（gain*DN+offset）* d2/（ESUN*cos（θ）） (3)式
ENVI中的具体实现：采用简单的波段运算 中的具体实现： 中的具体实现 例如，我们把2002-5-22的一幅ETM图像第3波段的DN值转化为表观反射率。 第一步，查找.FST文件（是该图像经过粗纠正后的数据信息说明文件）， 该图像第3波段的gain和offset，可知： gain＝0.619215662339154，offset＝-5.0000000000000 第二步，查找.FST文件可知 =90-62.7=27.3度，cos（θ）＝0.8886；查找Table 11.4 （Earth-Sun Distance in Astronomical Units）可知 d=1.10109天文单位； 查找Table 11.3 （ETM+ Solar Spectral Irradiances）可知ESUN＝1551。 第三步，把这些参数的值带入（1）式：L3＝0.619*b3-5.0 代入（3）式：ρ3＝3.1415* (0.619*b3-5.0)*1.10109^2/(1551*0.4602)
TM数据预处理（DN转表观反射率）
TM 数据预处理（DN 转表观反射率）⼀般我们拿到的TM 数据都是灰度值（DN 值），必须转换为反射率才能进⾏运算（⽐如NDVI 运算），否则是不严密的。
由灰度值转换为反射率的过程为：具体过程：1、DN 转辐射能量值公式为： =DN*gain bias 其中L 为地物在⼤⽓顶部的辐射能量值，单位为 ；DN 为样本的灰度值，gain 和bias 分别为图像的增益与偏置，可从图像的头⽂件中读取(需要经过转换)，头⽂件⼀般与原始数据⼀起提供。
在ENVI 中可以这么做：打开原始影像，⽤basic tools->preprocessing ->general purpose utilities->apply gain and offset ,并选中要进⾏转换的波段，弹出如下对话框：从头⽂件中读取该波段的gain 和biases 值：也可查看固定值，如下表: Landsat5和Landsat7各波段光谱通道的增益和偏置 单位：W/m2. ster.µmTable4 the Gains and Biases of L5 and L7 unit: W/m2. ster.µm1750波段号BandNumberL5 TM1990/1991L7 ETM 2001/2002增益GAINS 偏置BIASES 增益GAINS 偏置BIASES B10.99992-0.01000 1.18070871-7.38070852B22.42430-0.02320 1.20984250-7.60984259B31.36344-0.007800.94251966-5.94251966B42.62901-0.019300.96929136-6.06929127B50.58771-0.008000.19122047-1.19122047B63.201070.25994 B70.38674-0.004000.06649607-0.41649606详见《基于TM/ETM 遥感数据的地⾯相对反射率反演》在头⽂件中．虽然指明是“GAINS ／BIASES”，但是．数值的含义与实际并不相同。
表观反射率概念
表观反射率是一个重要的地球科学概念，它在遥感技术、气候模型和地球系统科学中都有广泛的应用。
表观反射率是指地表反射太阳辐射的比例，它是地表反射能力的量化指标。
表观反射率的大小受到许多因素的影响，包括地表的物理性质（如地表的颜色、粗糙度和湿度）、太阳的高度角、观测角度和大气条件等。
例如，白色或浅色的地表（如雪地和沙漠）的表观反射率通常较高，而黑色或深色的地表（如森林和水体）的表观反射率通常较低。
同样，当太阳的高度角较高或观测角度较小时，表观反射率也会较高。
表观反射率的测量通常通过遥感技术来实现。
遥感卫星可以在不同的波段（如可见光波段和红外波段）上测量地表的反射辐射，从而计算出表观反射率。
这些遥感数据可以用来研究地表的物理性质、地表覆盖类型和地表能量平衡等问题。
表观反射率的研究对于理解和预测地球系统的变化具有重要的意义。
例如，通过分析表观反射率的变化，我们可以监测和评估气候变化的影响，如全球变暖和极地冰雪融化等。
同时，表观反射率的研究也可以帮助我们更好地管理和保护地球的自然资源，如水资源和森林资源等。
总的来说，表观反射率是一个复杂而重要的地球科学概念，它涉及到地球系统的许多关键过程和问题。
通过研究表观反射率，我们可以更深入地理解地球系统的运行机制，更准确地预测地球系统的未来变化，更有效地管理和保护地球的自然资源。
表观反射率(反射率、反照率)的计算(完整资料).doc
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QCALmax 为像元可以取的最大值255。
QCALmin 为像元可以取的最小值。
如果卫星数据来自LPGS(The level 1 product generation system)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。
如果卫星数据来自美国的NLAPS ( National Landsat Archive Production System )，则QCALmin=0 (Ldsat-5的TM 数据属于此类型)。
根据以上情况，对于Landsat-7来说，可以改写为(QCALmin=1)：min min max )1(*254L DN L L L +--= 对于Landsat-5来说，可以改写为(QCALmin=0)：min min max *255L DN L L L +-=表1 Iandsa-7 ETM+各个反射波段的Lmax 和Lmin 值Table1The values of Lmmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-7 ETM+(W ˙m-2-sr-1˙μm-1)表2 Landsat-5 TM 各反射波段的Lmax 和Lmin 值Table 2 The values of Lmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-5TM (W ˙m-2-sr-1˙μm-1)表类型(非沙漠和冰面的陆地、沙漠、冰与雪、水体、海冰、火山等6大类型)和太阳高度角状况来确定采用高增益参数或是低增益参数。
各种反射率
遥感反射率的定义：地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。
遥感表观反射率的定义：地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。
大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。
1、反射率：是指任何物体表面反射阳光的能力。
这种反射能力通常用百分数来表示。
比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示：Reflectance2、地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。
反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo3、表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。
英文表示为：apparent reflectance（=地表反射率+大气反射率。
所以需要大气校正为地表反射率）。
“5S”和“6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮度。
4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。
因此行星反射率就是表观反射率。
英文表示：planetary albedo5、反照率：反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。
它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。
英文表示：albedo 它与反射率的概念是有区别的：反射率（reflectance)是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方向上的积分；反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。
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表观反射率
遥感反射率的定义:地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。
遥感表观反射率的定义:地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。
大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。
1、反射率:是指任何物体表面反射阳光的能力。
这种反射能力通常用百分数来表示。
比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示:Reflectance
2、地表反射率:地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。
反射率越大，地面吸收太阳辐射越少;反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示:surface albedo
3、表观反射率:表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。
英文表示为:apparent reflectance (=地表反射率+大气反射率。
所以需要大气校正为地表反射率)。
“6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮“5S”和度。
4、行星反射率:从文献“一种实用大气校正方法及其在,,影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率(未经大气校正的反射率)”;在“基于地面耦合的TM 影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。
因此行星反射率就是表观反射率。
英文表示:planetary albedo
5、反照率:反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。
它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。
英文表示:albedo
它与反射率的概念是有区别的:反射率(reflectance)是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方向上的积分;反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。
反照率的定义是地物全波段的反射比,反射率为各个波段的反射系数。
因此,反照率为地物波长从0 到?的反射比。
6. 地表比辐射率(Surface Emissivity)，又称发射率，指在同一温度下地表
发射的辐射量与一黑体发射的辐射量的比值，与地表组成成分，地表粗糙度，波长等因素有关。
比辐射率的直接测量。
理论上,比辐射率的测定有两种途径,一种是比色法,这种方法目前只能使用在被测物的温度大于50 ?的场合。
因为信噪比太小,
不适合常温地球表面的测量。
然而,随着传感器技术的发展,如果能测量零度以下物体的话,这种比色法似可取得突破性的发展; 另一种是亮度法。
也是目前人们所采用的办法。
在实验室里,利用封闭式黑体筒可以成功地测量地物的比辐射率。
也可以利用主动和被动相结合的方法测量比辐射率,这种方法已在实验室里取得成功。
利用二
氧化碳激光,可以远距离测量地物的比辐射率,目前,已经开始把这一技术向航
空和航天遥感扩展,它的可行性已经得到证实,其目标是对区
域范围的地物比辐射率进行直接测定。
我们深信这种高技术的实现已为期不远了。
这种比辐射率的直接测定,不仅可以直接获得比辐射率
区域分布,而且可以获得比辐射率的多角度以及地物性质的有关信息。
这种研
究思路的实现,对定量热红外遥感的推动作用是巨大的。