地表反射率计算-flaash

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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 )。

Flaash大气校正

上机实习容：Flaash大气校正学生王玲学号201420771院系城市与环境学院专业地图学与地理信息系统年级2014级教务处制Flaash大气校正实验报告一、实验目的通过本次实验能够更深一步理解大气校正的原理、方法。

并且熟练掌握Landsat8 OLI 数据的大气校正的流程。

二、实验容1、辐射定标目的：将传感器记录的电压或数字量化值（DN值）转换为绝对辐射亮度值（辐射率）。

原理：L=Gain*DN + Bias步骤：（1）首先，在Envi5.1中打开辐射定标工具，Toolbox/Radiometric Correction/ Radiometric Calibration，并在File Selection对话框中选择数据，如下所示：（2）辐射定标参数设置当选择好辐射定标的数据时，接下来需选择定标参数。

其中，①Calibration Type：辐射定标类型，因Flaash校正要求输入的数据为辐亮度值，因此辐射定标类型选择辐亮度。

当数据的每个波段包含Gain和Offest参数时，Envi会自动从元数据文件中获取这些参数，并按照辐射定标公式进行定标，本实验所使用的Landsat8 OLI 数据的元数据中包含这两个参数。

另外，Envi默认Gain和Offest参数定标单位为W/（m2*sr*μm），因此，计算得到的辐亮度值为W/（m2*sr*μm）。

②Output Interleave：输出数据存储顺序，因Flaash校正要求输入的数据存储类型为BIL或BIP，但因BIL的处理速度快，故在此选择BIL。

③Output Data Type：输出数据类型，辐射定标中可以选择的输出数据类型为三种，分别是：浮点型（Float）、双精度浮点型(Double)和无符号位16整型(Uint)。

本实验中使用的OLI6 原始数据为无符号16位整型，在进行Flaash校正时计算缩放因子是无单位型与浮点型数据之间的缩放关系，因此，该处选择浮点型（Float）。

地表反射率计算

算计射率石市地表反黄一、数据预处理1、打开：用 ENVI5.1 将黄石市 2000 年遥感影像数据的 3,、4、5 波段打开（1）用鼠标左键双击 ENVI5.1 图标，打开 ENVI5.1 程序；（2）打开黄石市 2000 年遥感影像数据的 3,、4、5 波段。

File→Open Image File→选择黄石市 2000 年遥感影像数据的 3、4、5波段→打开。

波段进行合成。

4、5年遥感影像数据的 3、 2、合成：对黄石市 2000感遥2000 年 File Basic Tools→LayerStacking→Import →选择黄石市→2000_band543_hecheng→波段543影像数据的、、→Ok→Choose 命名（）打开→Ok黄石市遥感影像。

、裁剪：用黄石市边界矢量数据裁剪合成后的20003波段；5 3、4、遥感影像数据的（1）打开合成后的黄石市2000 年）→打开→Ok2000_band543_hecheng File→OpenImage File→选图（）打开黄石市边界矢量数据；2（→选图（黄石市边界范围.evf)→打开File Vector→OpenVector备注：建立掩膜时一定要将 2000_band543_hecheng 和黄石市矢量边界的影像打开。

（3）以黄石市边界矢量数据建立掩膜；Basic Tools→Masking→Bulid Mask→Display #1→Options →ImportEVFS→选图（111）→Ok→Choose→命名（2000_band543_hecheng_yanmo)→打开→Apply（4）应用掩膜；Basic Tools→Masking→Apply Mask→2000_band543_hecheng→Select Mask Bang→2000_band543_hecheng_yanmo→Ok→Ok→Choose →命名（2000_band543_hecheng_clip)→打开→Ok内黑色背景面积太大可以进行调整。

实习7、地表反射率、温度的反演以及植被指数的计算

基本原理一)地表反射率是指地表物体向各个方向上反射的太阳总辐射通量与到达该物体表面上的总辐射通量之比。

反照率可以通过遥感成像提供的辐射亮度值L 或反照率p ，二向性反射率分布函数BRDF 来获得：地物反射率的光谱特征差异是从遥感影像中识别地表不同类型地物的基本依据，也是地表其他各种物理、生物物理参数反演的依据地表。

地表反射率的计算步骤：1、辐射定标：根据遥感影像DN 值计算到达传感器的各波段辐射亮度也就是将传感器记录的辐射量化值（Digital Number ，DN ）转换成绝对辐射亮度值、表观反射率，或者表观温度的过程。

绝对定标：通过各种标准辐射源，建立辐射亮度值与辐射量化值（DN ）之间的定量关系式中，辐射亮度值L 的常用单位为W/(m2.μm.sr)，或者μW/(cm2.nm.sr) 。

1W/(m2.μm.sr)=0.1 μW/(cm2.nm.sr)2、各波段表观反射率计算3、大气辐射校正（ENVI FLAASH/QUAC ）绝对大气辐射校正：消除大气辐射衰减效应，将遥感影像的DN 值转换为地表反射率、辐亮度、地表温度等的方法，此过程包含了辐射定标。

相对大气辐射校正：将遥感影像的DN 值转换为类似的整型数，同时消除大气辐射衰减效应。

FLAASH 是用数学建模辐射的物理行为，纠正波长在可见光至近红外和短波红外区域，最多3微米。

（对于热地区，使用基本工具>预处理>校准工具>热大气压校正菜单选项。

）不同于预先计算模拟结果的数据库内插辐射传输特性许多其他大气校正程序， FLAASH 采用了MODTRAN4辐射传输代码。

MODTRAN4并入ENVI FLAASH 的版本被修改，以校正在HITRAN -96水行参数的误差。

可以选择任何一种标准MODTRAN 大气模型和气溶胶类型，FLAASH 还包括以下功能：校正邻近效应（像素混合是由于表面反射辐射的散射）计算场景的平均能见度（气溶胶/雾量）。

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。

遥感数字图像处理_地表反射率、温度的反演以及植被指数的计算

操作方法及过程1、使用ENVI对landsat 7 ETM+原始数据进行辐射定标：①对1、2、3、4、5、7波段进行辐射定标。

②对61和62波段进行辐射定标。

步骤和上面的一样，只是选择输入文件时为包含61和62波段的_MTL文件，将结果保存为radiance_band6。

2、将BSQ格式的影像数据转化为BIL：利用Basic Tools |Convert Data，弹出对话框中选择Radiance，Output Interleave中选择BIL，选择输出路径保存为radiance_BIL。

3、使用FLAASH大气辐射校正模型进行地表反射率的计算：①利用Spectral |FLASSH弹出大气校正模型参数设置窗口如下：分别按照以上所示的内容进行参数设置，将输入文件设为radiance_BIL，输出文件设为flassh，设置Scene Center Location时，打开原始影像在头文件中找到行和列，算出中心行和列，利用Pixel Locator工具找到中心点的经纬度。

将Sensor Type设为Landsat TM7。

设置Ground Elevation时，利用裁剪工具在亚洲幅SRTM DEM影像数据中裁剪该地区的DEM数据，再用统计功能算出高程的平均值为2058m。

在头文件中找到Flight Data：1999年8月10日，Flight Time GTM:3时36分39秒。

反射率指数

反射率指数摘要：一、反射率指数的概念与意义二、反射率指数的计算方法三、反射率指数在各个领域的应用四、提高反射率指数的策略与方法五、总结与展望正文：一、反射率指数的概念与意义反射率指数是衡量物体表面反射光能力强弱的一个物理参数。

它反映了光线在物体表面的反射程度，用以描述物体表面的光学特性。

反射率指数越高，表明物体表面反射光的能力越强，反之则越弱。

在现实生活中，反射率指数对于我们了解和分析物体表面的光照效果、色彩表现等方面具有重要的意义。

二、反射率指数的计算方法反射率指数的计算公式为：反射率= （反射光通量/ 入射光通量）× 100%。

其中，反射光通量指的是光线在物体表面反射后的总光通量，入射光通量是指照射在物体表面的光线总光通量。

通过测量入射光和反射光的光通量，可以计算出物体表面的反射率。

三、反射率指数在各个领域的应用1.摄影与影视制作：反射率指数在摄影和影视制作中起着重要作用，了解物体表面的反射率有助于摄影师和导演更好地把握画面效果，实现所需的光照效果和色彩搭配。

2.工业生产：反射率指数在工业生产中用于检测和控制产品质量。

通过测量产品表面的反射率，可以判断表面光洁度、涂层厚度等指标，从而保证产品质量和生产过程的稳定性。

3.建筑与室内设计：反射率指数在建筑和室内设计中有助于设计师了解和选择合适的材料，以实现所需的光照效果和空间氛围。

4.研究领域：反射率指数在光学、材料科学等领域具有重要的研究价值。

研究物体表面的反射率特性，有助于开发新型光学材料、提高光学器件的性能等。

四、提高反射率指数的策略与方法1.选择高反射率的材料：选用高反射率的材料制作物体表面，可以提高反射率指数。

例如，金属表面、瓷器表面等具有较高的反射率。

2.优化表面处理工艺：通过改善物体表面的加工工艺，提高表面光洁度，从而提高反射率指数。

3.合理布置光源：合理选择光源、调整光源角度和距离，有助于提高物体表面的反射率指数。

4.选择合适的颜色：在特定光照条件下，不同颜色的物体表面反射率存在差异。

遥感数字图像处理_地表反射率、温度的反演以及植被指数的计算

操作方法及过程1、使用ENVI对landsat 7 ETM+原始数据进行辐射定标：①对1、2、3、4、5、7波段进行辐射定标。

②对61和62波段进行辐射定标。

步骤和上面的一样，只是选择输入文件时为包含61和62波段的_MTL文件，将结果保存为radiance_band6。

2、将BSQ格式的影像数据转化为BIL：利用Basic Tools |Convert Data，弹出对话框中选择Radiance，Output Interleave中选择BIL，选择输出路径保存为radiance_BIL。

将Sensor Type设为Landsat TM7。

设置Ground Elevation时，利用裁剪工具在亚洲幅SRTM DEM影像数据中裁剪该地区的DEM数据，再用统计功能算出高程的平均值为2058m。

在头文件中找到Flight Data：1999年8月10日，Flight Time GTM:3时36分39秒。

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DN值（Digital Number ）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。辐亮度：单位投影面积上单位立体角内的辐射通量。反射率：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

辐射定标：辐射定标是指建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮度值之间的定量关系。
文件输入输出设置
影像中心坐标
传感器
影像获取时间
大气模型, 水气去除
气溶胶模型,气溶胶去除方法
光谱打磨
多(高)光谱设置
高级设置

大气模型(六种) ◦ 根据影像纬度和季节确定消除水气影响 ◦ 具有15nm以上波谱分辨率，且至少覆盖以下波谱范围之一：1050－1210nm(优先考虑)，770－ 870nm，870－1020nm。气溶胶模型(四种) ◦ 消除气溶胶影响
KT upper 2100－2250nm KT lower 640－680nm

高光谱设置(模型参数设置)
◦ 自动选择通道定定义文件气溶胶高度 CO2混合比率：390ppm 使用领域纠正使用以前的MODTRAN模型计算结果设置MODTRAN模型的光谱分辨率设置 MODTRAN多散射模型

大气校正：消除大气和光照等因素对地物反射的影响以获取地表真实反射率。

辐射传输模型

FLAASH大气校正利用影像信息,如坐标,传感器, 像元大小,水气,气溶胶等信息,采用了 MODTRAN4+大气纠正模型,来反演卫星获取时相关参数,从而实现大气纠正. ENVI可以对以下数据进行FLAASH大气校正: 多光谱： QuickBird、Ikonos、 Landsat、 SPOT、 AVHRR、 ASTER、 MODIS、 MERIS、 AATSR、 IRS 高光谱：HYPERION、HYMAP、AVIRIS、 HYDICE、CASI

输入文件准备
◦ 经过定标后辐射率数据，单位为uw/cm2*nm*sr ◦ ENVI标准影像格式,BIP或者BIL存储方式, ◦ 数据带有wavelenth（中心波长）值，如果是高光谱数据还要求带有FWHM值

对QuickBird而言，需要做的准备工作是：辐射定标；设置中心波长（0.485,0.560,0.660)；格式转为BIL。
2-Band（K-T）:要求数据波段覆盖660nm和2100nm波谱. 能见度

光谱打磨(高光谱数据) ◦ 对波谱曲线进行微调,使波谱曲线更加近似于真实地物的波谱曲线

多光谱设置(模型参数设置)
◦ 水气去除模型参数(吸收通道,反射通道) ◦ 气溶胶模型参数设置（用气溶胶模型要求数据波段覆盖660nm和2100nm波谱.）