高光谱遥感分解
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该方法的意义在于：为了消除光照及地形因子的影响
第三章 高光谱遥感图像
辐射与几何校正
? 6S辐射校正模型
– 输入五类参数：
? 太阳、地物与遥感器之间的几何关系-用太阳天顶角、
太阳方位角、视角天顶角、视角方位角四个变量;
? 大气模式-定义了大气的基本成分以及温湿度廓线包
括7种模式。
? 气溶胶模式-定义了全球主要的气溶胶参数，6S中定
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 内部平均法有两个缺陷 – 得到的是相对反射率 – 一些图像均值并不能完全代表太阳的全谱段辐 射特性
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 平场域法
– 选择图像中一块面积大且亮度高而光谱响应曲
线变化平缓的区域，利用其平均光谱辐射值来
模拟飞行时大气条件下的太阳光谱。将每个像
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
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
大气上层测量的目标反射率可以表示为
? ToA
?
Tg
( ? R?
A
?
TdownTup
?s 1? S?s
),
? s 是海平面处朗伯体的反射率
Tg 是大气透过率
? R? A是分子、气溶胶层的内在反射率
Tdown ,Tup是由太阳到地面以及地表到遥感器的大气透过率
S是大气反射率
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
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。
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
? 6S模型（Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum ）
– 适用于太阳反射波段（0.25-4μm ）的大气辐射传输模 式。
– 假定大气无云的情况下考虑水汽、CO2、O3和O2的吸收、
分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的 问题
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
? 5S模型（the Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum ）
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
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
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? ? Ls?u ? Ls?d ? Ls?p Ls? ? 遥感器处总的上行辐射 Ls?u - 地表对太阳光的反射辐 射 Ls?d - 地表对天空光的反射 Ls?p -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
元的DN值与该平均光谱辐射值的比值作为地表
反射率，以此来消除大气的影响，即
??
?
R? F?
,
? ? 是相对反射率
R ? 是像元辐射值
F? 平场域的平均辐射光谱
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
该方法使用的两个 重要假设 为：
– 平场域自身的平均光谱没有明显吸收特征 – 平场域辐射光谱主要反映的是当时大气条件下
? -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
Lt
?
DN - b 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
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；
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
（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
（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。
? 高光谱遥感图像大气辐射校正的模型
– 统计学模型法
? 经验线性法、内部平均法、平场域法、对数残差法
– 大气辐射传输模型法
? 5S、6S、LOWTRAN、MODTRAN、ATREM、 ACORN、FLAASH
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
经验线性法
– 实测两个定标点的地面反射光谱值，计算图像 上对应像元点的平均辐射光谱，再利用线性回 归建立反射光谱和辐射光谱间的相关关系，求
的太阳光谱 该方法的三个 主要缺陷 ：
– 得到的是相对反射率 – 不适合大量多条带高光谱数据的处理 – 这种人工查找的方法有一定的随意性
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 对数残差法
?ij ? DNij DNi*
DN* j DN**
? ij是第i像元j波段的反射率 DNij是第i像元j波段的图像值 DNi*是像元各波段均值 DN* j是j波段所有像元均值 DN **是图像各像元各波段均 值
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 cos ? ? ? LpT1)?L2 ? p2
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 T2 - 飞机- 地面间的大气透过率 Lp1 ? 大气外-地面的程辐射
L0 (? ) ? Lsun (? )T(? )R(? ) cos? ? Lpath (? ), L0 (? )是入孔辐射能量 L sun是大气上层太阳辐射 T（?）是整层大气透过率 R（?）不考虑地形影响的表观反射率 ? 是太阳高度角 L pat（h ?）是程辐射
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
出系数k, b就可得到DN值与反射率 R之间的关系
式，可以进行像元灰度的反射率反演。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 使用经验线性法，对定标点有如下要求
– 定标点要选择尽可能各向同性的均一地物；
– 定标点地物在光谱上要跨越尽可能宽的地球反 射光谱段；
– 定标点要尽可能与研究区域保持同一海拔高度。
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。
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。
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wenku.baidu.com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。
义了七种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义模式。
– 对5S模型的改进：考虑了目标高程、表面的非朗伯体 特性、新的吸收分子种类的影响，采用了好的近似算 法来计算大气和气溶胶的散射与吸收的影响，其中气 体的吸收以10cm-1光谱间隔来计算，且光谱积分的步长 达到了2.5nm。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? LOWTRAN辐射传输模型
– 是一个光谱分辨率为20cm-1的大气辐射传输实用软件。 提供了6种参考大气模式的温度、气压、密度的垂直廓 线、水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳和一氧化二氮的混 合比垂直廓线，其他13种微量气体的垂直廓线等
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
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
? 内部平均法
– 假定一幅图像内部的地物充分混杂，整幅图像的 平均光谱基本代表大气影响下的太阳光谱信息。 把图像 DN值与整幅图像的平均辐射光谱的比值确 定为相对反射率光谱，即
??
?
R? F?
,
?? 是相对反射率
R ? 是像元辐射值
F? 整幅图像的平均辐射光谱值
– LOWTRAN7可以根据用户需要，设置水平、倾斜及垂直 路径，地对空、空对地等各种探测几何形式，适用对 象广泛。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? MODTRAN辐射传输模型
– 可以计算0到50000cm-1的大气透过率和辐射亮度， 在440nm到无限大的波长范围的精度是2cm-1 ，在 22680到50000cm-1紫外波范围的精度是20cm-1。 目前版本已经到4.0，光谱分辨率已达到1cm -1
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 辐射与几何校正
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
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
3 高光谱遥感图像大气辐射校正
– 高光谱图像的大气辐射校正主要是获得 地物真实的光谱反射率，即将遥感器获 得的辐射亮度DN值转换为反射率值。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
3 高光谱遥感图像大气辐射校正
– 高光谱遥感器在飞行平台上获取的地物 辐射能量值可以表述为：
第三章 高光谱遥感图像
辐射与几何校正
? 6S辐射校正模型
– 输入五类参数：
? 太阳、地物与遥感器之间的几何关系-用太阳天顶角、
太阳方位角、视角天顶角、视角方位角四个变量;
? 大气模式-定义了大气的基本成分以及温湿度廓线包
括7种模式。
? 气溶胶模式-定义了全球主要的气溶胶参数，6S中定
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 内部平均法有两个缺陷 – 得到的是相对反射率 – 一些图像均值并不能完全代表太阳的全谱段辐 射特性
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 平场域法
– 选择图像中一块面积大且亮度高而光谱响应曲
线变化平缓的区域，利用其平均光谱辐射值来
模拟飞行时大气条件下的太阳光谱。将每个像
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
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
大气上层测量的目标反射率可以表示为
? ToA
?
Tg
( ? R?
A
?
TdownTup
?s 1? S?s
),
? s 是海平面处朗伯体的反射率
Tg 是大气透过率
? R? A是分子、气溶胶层的内在反射率
Tdown ,Tup是由太阳到地面以及地表到遥感器的大气透过率
S是大气反射率
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
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。
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
? 6S模型（Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum ）
– 适用于太阳反射波段（0.25-4μm ）的大气辐射传输模 式。
– 假定大气无云的情况下考虑水汽、CO2、O3和O2的吸收、
分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的 问题
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
? 5S模型（the Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum ）
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
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
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? ? Ls?u ? Ls?d ? Ls?p Ls? ? 遥感器处总的上行辐射 Ls?u - 地表对太阳光的反射辐 射 Ls?d - 地表对天空光的反射 Ls?p -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
元的DN值与该平均光谱辐射值的比值作为地表
反射率，以此来消除大气的影响，即
??
?
R? F?
,
? ? 是相对反射率
R ? 是像元辐射值
F? 平场域的平均辐射光谱
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
该方法使用的两个 重要假设 为：
– 平场域自身的平均光谱没有明显吸收特征 – 平场域辐射光谱主要反映的是当时大气条件下
? -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
Lt
?
DN - b 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
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；
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
（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
（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。
? 高光谱遥感图像大气辐射校正的模型
– 统计学模型法
? 经验线性法、内部平均法、平场域法、对数残差法
– 大气辐射传输模型法
? 5S、6S、LOWTRAN、MODTRAN、ATREM、 ACORN、FLAASH
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
经验线性法
– 实测两个定标点的地面反射光谱值，计算图像 上对应像元点的平均辐射光谱，再利用线性回 归建立反射光谱和辐射光谱间的相关关系，求
的太阳光谱 该方法的三个 主要缺陷 ：
– 得到的是相对反射率 – 不适合大量多条带高光谱数据的处理 – 这种人工查找的方法有一定的随意性
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 对数残差法
?ij ? DNij DNi*
DN* j DN**
? ij是第i像元j波段的反射率 DNij是第i像元j波段的图像值 DNi*是像元各波段均值 DN* j是j波段所有像元均值 DN **是图像各像元各波段均 值
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 cos ? ? ? LpT1)?L2 ? p2
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 T2 - 飞机- 地面间的大气透过率 Lp1 ? 大气外-地面的程辐射
L0 (? ) ? Lsun (? )T(? )R(? ) cos? ? Lpath (? ), L0 (? )是入孔辐射能量 L sun是大气上层太阳辐射 T（?）是整层大气透过率 R（?）不考虑地形影响的表观反射率 ? 是太阳高度角 L pat（h ?）是程辐射
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
出系数k, b就可得到DN值与反射率 R之间的关系
式，可以进行像元灰度的反射率反演。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? 使用经验线性法，对定标点有如下要求
– 定标点要选择尽可能各向同性的均一地物；
– 定标点地物在光谱上要跨越尽可能宽的地球反 射光谱段；
– 定标点要尽可能与研究区域保持同一海拔高度。
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。
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。
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wenku.baidu.com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。
义了七种缺省的标准气溶胶模式和一些自定义模式。
– 对5S模型的改进：考虑了目标高程、表面的非朗伯体 特性、新的吸收分子种类的影响，采用了好的近似算 法来计算大气和气溶胶的散射与吸收的影响，其中气 体的吸收以10cm-1光谱间隔来计算，且光谱积分的步长 达到了2.5nm。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? LOWTRAN辐射传输模型
– 是一个光谱分辨率为20cm-1的大气辐射传输实用软件。 提供了6种参考大气模式的温度、气压、密度的垂直廓 线、水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳和一氧化二氮的混 合比垂直廓线，其他13种微量气体的垂直廓线等
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
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
? 内部平均法
– 假定一幅图像内部的地物充分混杂，整幅图像的 平均光谱基本代表大气影响下的太阳光谱信息。 把图像 DN值与整幅图像的平均辐射光谱的比值确 定为相对反射率光谱，即
??
?
R? F?
,
?? 是相对反射率
R ? 是像元辐射值
F? 整幅图像的平均辐射光谱值
– LOWTRAN7可以根据用户需要，设置水平、倾斜及垂直 路径，地对空、空对地等各种探测几何形式，适用对 象广泛。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
? MODTRAN辐射传输模型
– 可以计算0到50000cm-1的大气透过率和辐射亮度， 在440nm到无限大的波长范围的精度是2cm-1 ，在 22680到50000cm-1紫外波范围的精度是20cm-1。 目前版本已经到4.0，光谱分辨率已达到1cm -1
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 辐射与几何校正
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
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
3 高光谱遥感图像大气辐射校正
– 高光谱图像的大气辐射校正主要是获得 地物真实的光谱反射率，即将遥感器获 得的辐射亮度DN值转换为反射率值。
第三章 高光谱遥感图像 辐射与几何校正
3 高光谱遥感图像大气辐射校正
– 高光谱遥感器在飞行平台上获取的地物 辐射能量值可以表述为：