(定量遥感课件)绝对辐射定标
辐射定标
线形定标公式
定标过程一般采取线形公式进行转换： 定标过程一般采取线形公式进行转换： L = a*DN + b a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 L
线形区域
DN
二、辐射纠正—反射率 辐射纠正— 的计算
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 地物——传感器的几何 关系 水平地面的假设 山地辐射纠正 辐亮度向反射率的转换
定标参数的确定
• 定标公式针对何种真实物理量 反射率？ 反射率？ • a是负数时，定标前后图象视觉相反 是负数时， ？ • 定标参数的确定都是对波段的波长积分 响 应 函 数 λ
遥感数据的星上辐射定标
DN值的影响因素 DN值的影响因素 参考光源 地面定标测量 遥感数据的辐射定标——地表辐亮度的计算 遥感数据的辐射定标 地表辐亮度的计算
公式的GAINS/BIASES可从头文件中获取
%1=%1*0.00398-0.0100 %2=%2*0.00964-0.0232 %3=%3*0.00540-0.0078 %4=%4*0.01043-0.0193 %5=%5*0.00235-0.0080 %6=%6*0.05516+1.2378 %7=%7*0.00154-0.0040 TM6的 TM6的GAINS/BIASES 是不变的，为：0.055158 / 1.2378 是不变的，
式中除10为将单位由 式中除10为将单位由 mW /(cm ⋅ Sr ⋅ µm ) 转化为 W /( M ⋅ Sr ⋅ µm )
2
2
实际操作
计算出各波段的反射辐亮度 计算出各波段的行星反射率 对比地物反射辐亮度与行星反射率 请考查计算后各典型地物反射率的特点， 请考查计算后各典型地物反射率的特点，并 分析原因
遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标是一个复杂的过程，具体步骤如下：
1.确定定标参数：辐射定标所需的参数通常存放在元数据文件中，用户可以从元数据文件中直接读取参数，从而完成定标。
2.绝对定标：把卫星传感器接收到的视场中已知反射率的地面目标作为参考，通过卫星传感器观测这类地面目标，从卫星传感器得到的测量值计算出该卫星传感器的定标系数，以此实现传感器的绝对定标。
3.相对定标：利用卫星同步观测的在轨绝对定标场地数据来计算卫星载荷不同探测器之间的相对光谱响应，并利用得到的在轨绝对辐射定标系数进行卫星载荷的星上亮温定标，从而得到卫星载荷红外通道的相对定标系数。
4.场地替代定标：在没有合适的在轨绝对辐射定标场地时，可以采用场地替代定标。
该方法是利用与在轨绝对辐射定标场地具有相似光谱特性并易于获取的场地作为替代场地，通过选择替代场地、获取替代场地的地表反射率数据、大气参数和同步卫星观测数据，计算得到在轨绝对辐射定标系数。
遥感影像辐射定标的目的是消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。
辐射定标等相关概念
一、遥感图像几何处理包括粗加工和精加工
粗加工：只做系统误差改正（由构像方程）
精加工：消除图像中的几何变形，一是像素坐标的转换，将图像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素亮度进行重采样。
（亮度重采样一般利用间接法，从空白的输出图像阵列出发，按行列的顺序依次对每个输出像素点位反求其原始图像坐标中的位置。
）
二、辐射处理包括传感器辐射定标和辐射校正
辐射定标包括绝对和相对定标，绝对定标要得到目标的辐射绝对值，相对辐射定标又称为传感器探测元件归一化，是为了校正传感器中各个探测元件响应度差异而对卫星传感器测量到的原始亮度值进行归一化的一种处理过程。
（辐射定标方法：MSS标定楔，TM星上定标光源，SPOT均匀场景图像，其他方法有直方图均衡化。
）
辐射校正是指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。
辐射校正包括影像的辐射校正、太阳高度角和地形影响引起的辐射误差校正、大气校正。
（地面辐射校正场——用来对辐射定标和辐射校正后的结果进行验证和修正，提高辐射定标和校正的精度。
）
一般情况下，用户得到的遥感图像在地面接收站处理中心已经作了辐射定标和辐射校正。
第五章 定量遥感
遥感：高新技术驱动的对地观测的一场
革命
观测时空 尺度 计算机科学
生态学 化学 物理学 定律、定理 尺 度 效 应
定量地学描述 遥感科学 定量遥感
分形、分维... 反演、优化...
数学
国民经济持续发展，社会需求， 环境保护，全球变化，减灾防灾
基础科学、应用基础科学
尺度效应：
不同分辨率遥感图像之间关系： 观点1：简单平均，没什么好研究的 观点2：不是简单平均。取决于地表状况，目标（地 学）参数 的 性质——我们的观点。
第五章 定量遥感
主要内容
5.1 定量遥感的基础 5.2 定量遥感的研究内容 5.3 辐射校正 5.4 大气校正 5.5 定量遥感的建模 5.6 定量遥感反演
5.1 定量遥感的基础
5.1.1 定量遥感的分类
5.2 定量遥感研究的主要内容
辐射定标 大气校正
定量遥感模型与反演
混合像元问题 尺度问题 多角度遥感
2）尺度问题与遥感科学
二十多年前，美国地学界爆发了一场“路 线斗争”。当时的 美国地理学会会长著文批
评一批较年青的地理学家以计算机和遥感 为技术手段，打着科学的旗号，篡改地理 学作为一种描述性艺术的实质。以加洲大学
圣巴巴拉分校（ UCSB ）为首的一批地理学家， 如Simonett，Estes，Strahler，Dozier等数十人联 名著文反驳，一时非常热闹。
5.2.1 定量遥感中的尺度问题
1） 地学中的尺度问题
全球变化的研究面向一系列重大全球性环境问题，提出了大 量的关系到地球可居住性的重要科学问题，因而所涉及的范 围极其广泛，具有高度综合和交叉学科研究的特点。叶笃正 先生曾指出，“全球环境是一个不可分割的整体，
辐射定标
(2012-11-28 13:58:29)转载▼标签：分类：科研杂谈(2012-01-26 01:18:44)标签：分类：工作篇校园环境一号卫星光学数据绝对定标环境一号卫星光学数据的遥感器校订分为绝对定标和相对辐射定标。
对目标作定量的描绘，获取目标的辐射绝对值。
要成立传感器丈量的数字信号与对应的辐射能量之间的数目关系，即定标系数，在卫星发射前后都要进行。
卫星发射前的绝对定标是在地面实验室或实验场，用传感器观察辐射亮度值已知的标准辐射源以获取定标数据。
卫星发射后，定标数据主要采纳敦煌外场测量数据，此值一般在图像头文件信息中能够读取。
以下两表为敦煌场所测定的绝对定标数据。
表HJ 1A/B 星绝对辐射定标系数（DN/W m 2 sr 1m1）定标系数（ DN/W m 2 sr 1m 1）卫星传感器Band1Band2Band3Band4CCD1HJ1ACCD2CCD1HJ1BCCD2利用绝对定标系数将DN值图像变换为辐亮度图像的公式为：L=DN/coe式中 coe 为绝对定标系数，变换后辐亮度单位为W m 2 sr 1m1。
因为以上定标系数为敦煌场采纳单点法对中等反射率目标（沙漠）测定的结果，所以关于太阳反射光谱波段，建议针对中等反射率地物采纳上边供给的绝对辐射定标系数。
关于 HJ1B的红外相机，近红外波段绝对定标系数为，短波红外波段绝对定标系数为。
定标公式同前。
HJ-1B 红外相机热红外通道绝对辐射定标系数为：增益，单位： DN/（W m 2 sr 1 m 1）；截距，单位： DN。
利用绝对定标系数将 DN值图像变换为辐亮度图像的公式为 L=（ DN-b）/coe ，式中 coe 为绝对定标系数的增益， b 为截距，变换后辐亮度单位为W m 2 sr 1m1。
HJ1B红外相机中红外波段则条带较为严重，不利于定量化应用。
遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式记录的二维遥感信息，即其内容是经过遥感手段获取的，往常是地物不同波段的电磁波谱信息。
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）)
绝对辐射定标
绝对辐射定标
绝对辐射定标是指将辐射源的辐射能量与参考标准进行比较，以确定辐射源的辐射强度的过程。
绝对辐射定标通常涉及使用辐射标准器件和测量设备，以确保测量结果的准确性和可追溯性。
在绝对辐射定标过程中，首先需要选择适当的辐射标准器件，例如辐射计、辐射热源或辐射源，这些器件已经经过精确的校准和认证。
然后，使用适当的测量设备，如辐射计、辐射计或光谱仪，对辐射源进行测量。
在测量过程中，通常需要根据测量设备的特性和工作原理，进行不同的校准和修正。
这可能涉及校正测量设备的响应函数、测量环境中的吸收和散射等影响因素。
最终，通过将辐射源的测量结果与参考标准进行比较，可以确定辐射源的绝对辐射强度。
这样的定标可以用于各种应用，如环境监测、光谱分析、辐射治疗等。
定标的准确性对于确保测量结果的可靠性和可比性非常重要。
2.1 辐射定标
定标标准通常由国家权威部门制定，并与国际接轨。 n Lamp Standards n Primary Lamp n Secondary standard lamp n Blackbody Standards n Reflectance Standards n Detector Standards
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11
场区地表反射比 测量数据 6S辐射 传输模型 星地光谱 响应匹配 卫星光谱带上ρA和s
场区大气参数 测量数据
通道表观反射率
漫射辐射与 总辐射比
辐照度法定标流程
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卫星通道 定标系数
卫星图象 计数值
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3. 辐亮度基法
n
n
n
利用经绝对定标后的辐射计测量目标的上行辐 亮度（可以装在飞机上测量），而不是与参考 板进行比较。 在地面同步测量大气状况，利用辐射传输程序 计算大气效应，得到TOA处的辐亮度，与待标 定传感器的DN值相结合，得到定标系数。 对所使用辐射计的定标及表征成为关键。所选 择的滤波器与待定标传感器的滤波器相匹配。
21:02 14
7
定标场的选取
（1）一个相对较亮的目标，定标场目标的反射率不低于0.3，这样确保卫星信号 贡献绝大部分来自于地面，减少大气订正带来的误差； （2）目标海拔在1公里以上，这样大气中气溶胶和水汽的含量较少，减少与其相 关特性和浓度估计的误差； （3）具有非常好的空间均一性大面积平坦的地面目标，为满足不同空间分辨率 卫星的需要，定标场均匀区不小于2×2km2，这样可以减少地面仪器测量目标的 代表性，减少象元混合带来的误差； （4）定标场季节性变化较小，场区无植被，场区选在干旱或半干旱气候区，大 气中无云的天数较多，而且场区反射率不至于因湿度变化频繁而变化； （5）场区应该近似朗伯表面，减少因太阳和卫星观测角度的变化带来的不确定 性； （6）场区反射率具有较好的光谱均一性，这样可以较少因传感器光谱响应不匹 配带来的误差，有利于卫星传感器相互定标； （7）场区附近具有较好的后勤和交通便利条件，便于野外试验的开展进行 。
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青海湖TM图像
辐射定标同步观测试验
试验前准备工作 野外观测试验 定标数据处理
试验前准备工作
室内仪器检测 不同仪器比对 实验室仪器标定 标准参考板BRF室内标定 同步观测大纲制定 其它野外试验准备
野外观测试验及数据处理
大气光学特性观测 气象探空测量 地表反射比测量 水表辐亮度测量 地面测量目标定位
辐射定标的概念
对地观测卫星传感器的辐射定标是通 过比较传感器的数字输出值与来自辐 射标准源的入瞳辐亮度的绝对值，从 而建立它们之间的对应关系。
积分球定标系统
实验室标准灯
标准黑体
星上定标器
星上定标器把已知辐照度相对稳定的光源引入 光学系统，然后在不同时间记录下定标器的信 号，以确定传感器的响应是否发生变化。
TM的星上定标器包括三个灯和一束光纤 SPOT-1 HRV有一个基准灯内定标器，此外
HRV还有一个太阳基准定标器，用光纤引入太 阳光。 星上定标存在缺陷：
• 定标光路和对地观测时的光路不同 • 自身基准定标光源退化 • 滤光片和分光片光谱特性的改变
实验场定标
遥感卫星传感器在轨定标，也称替代定标， 是利用地面均一场地作为定标目标,把地面 测得地表反射率或辐亮度和大气参数输入 到辐射传输计算程序，计算出大气层顶的 表观辐亮度或表观反射率，然后将表观辐 亮度或表观反射率与卫星计数值相比较得 到卫星传感器的定标系数 。
外 定 标 场 景 图
大气光学参数测量
CE-318 sun-photometer
地表反射比测量
ASD野外光谱仪测量 CE312通道式辐射计测量
青海湖水表辐亮度测量
CE312通道式