高分一辐射定标和大气校正
辐射定标和大气校正过程参考
辐射定标和大气校正过程参考实验数据来源：使用的数据为广东省汕头市的ETM+影像，成像时间为2001年11月22日，2:28:18.000（格林威治时间）。
数据处理一．辐射定标1.首先对图像进行辐射定标，将图像的DN值转化为辐亮度。
每个角标中含有 的参数表示波段不同则取值不同，具体参数可从卫星影像的头文件中得到。
L是某个波段光谱辐射亮度；gain为增量校正系数，offset为校正偏差量，DN 是图像灰度值，DNmax和DNmin为遥感器最大和最小灰度值，Lmax， Lmin分别为最大和最小灰度值所相应的辐射亮度。
Band3:定标公式：L=(152.9+5)/(255-1)*b1-52.在ENVI中操作如图：定标前： 定标后：二． 大气校正1.将图像的辐亮度转化为表现反射率))cos(*/(**2θπρESUN d L =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。
ESUN 的值从表3中查得。
d 的值根据影像成像的儒略日（在一年中所在天数）从表4查得，如实习影像成像时间是2001年11月22日，儒略日为第326天，d=0.9860天文单位。
θ从头文件中读取为41.36°，cos θ=0.7506，表观反射率计算公式为： ρ=3.142*L*(0.9860)2/(1554*0.7506)。
参考表格：2.在ENVI中操作如图：结果图：1.输入文件：input32.通过cmd.exe执行下列操作得到output3.txt文件3.找到所需数据由output3.txt可知coefficients xa xb xa : 0.00543 0.02145 0.05637。
4. 利用公式计算校正后的反射率其中，ρ为校正后的反射率，L i是i波段的辐射量度得到计算公式为：y=0.00543*L i-0.021455.利用ENVI计算用6s得到模型进行的大气纠正四．对比大气纠正完得到的是地表真实反射率，而辐射定标完得到的是表观发射率，二者的区别就是表观反射率经过大气校正之后得到的才是真实反射率，所以两个的值有所差别。
实习1 辐射定标与大气校正
实习1 辐射定标与大气校正一、实习目的：辐射定标和大气校正都属于图像的预处理，辐射定标的目的是把图像上的DN值转为表观辐亮度，大气校正的目的是消除或减少大气对图像的干扰。
本次实习要求熟练掌握辐射定标和大气校正的方法，加深对6S模型原理的理解，掌握6S软件的使用方法与步骤，并利用该软件进行TM影像的大气校正。
二、实习数据河北黄骅市TM影像三、实习步骤1辐射定标要对图像进行辐射定标，将图像的DN值转化为表观辐亮度，该过程应用下式实现：Radiance=gain*DN+offset (1) 也可由下式计算表观反射率，ρ=π*L*d2/（ESUN*cos（θ））(2) 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为太阳高度角。
将以上两个步骤结合得：ρ=π*（gain*DN+offset）* d2/（ESUN*cos（θ））(3) ENVI中的具体实现：以TM图像第3波段的DN值转化为表观反射率为例：第一步，查找HEADER文件，找到图像每个波段的gain和offset，如第三波段：gain＝1.61277，offset＝-0.0132第二步，查找HEADER文件可知Sθ=64度；查找表可知d=1.10109天文单位；查找表1 可知ESUN3＝1554。
第三步，把这些参数的值带入（3）式：：ρ3＝3.14159*(1.61277*b3-0.0132)*1.10109^2/(1554*cos(26*pi/180))同理，可求出其它波段的辐射定标表达式。
表1 TM光谱辐亮度以及外大气层太阳光谱辐照度2简单暗像元大气校正Dark Subtraction功能允许对图像数据进行大气散射校正。
从每一个波段减少的数字值，可以是波段最小值，或者是用户定义的感兴趣区的平均值，或一个特定值。
1) 选择Basic Tools> Preprocessing > General Purpose Utilities> Dark Subtract.2) 当出现Dark Subtract Input File 对话框时，选择一个输入文件。
辐射定标,大气校正,辐射校正的区别与联系
辐射定标是进行遥感定量反演的一个前提，在遥感应用占有很重要的位置，下面部分内容主要摘自童庆禧先生的《高光谱遥感》辐射定标：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。
1.实验室定标：在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、空间定位等的定标，将仪器的输出值转换为辐射值。
有的仪器内有内定定标系统。
但是在仪器运行之后，还需要定期定标，以监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。
1光谱定标，其目的视确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽，以及光谱响应函数2辐射定标绝对定标：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与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。
2.机上和星上定标机上定标用来经常性的检查飞行中的遥感器定标情况，一般采用内定标的方法，即辐射定标源、定标光学系统都在飞行器上，在大气层外，太阳的辐照度可以认为是一个常数，因此也可以选择太阳作为基准光源，通过太阳定标系统对星载成像光谱仪器进行绝对定标。
3.场地定标（是最难的一个）场地定标指的是遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地，通过地面同步测量对遥感器的定标，场地定标可以实现全孔径、全视场、全动态范围的定标，并考虑到了大气传输和环境的影响。
该定标方法可以实现对遥感器运行状态下与获取地面图像完全相同条件的绝对校正，可以提供遥感器整个寿命期间的定标，对遥感器进行真实性检验和对一些模型进行正确性检验。
但是地面目标应是典型的均匀稳定目标，地面定标还必须同时测量和计算遥感器过顶时的大气环境参量和地物反射率。
原理：在遥感器飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择偌干个像元区，测量成像光谱仪对应的地物的各波段光谱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。
遥感实验-——辐射定标与大气校正
姓名：学号：日期：1．实验名称辐射定标与大气校正2、实验目的熟悉遥感软件，掌握ENVI中对图像辐射定标与大气校正的基本方法。
3、实验原理1、辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN灰度值）转换成绝对辐射亮度值（辐射率）的过程，或者转换成与地表（表观）反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程2、大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物反射率、辐射率、地表温度等真实物理模型参数，包括消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等对地物反射的影响；消除大气分子和气溶胶散射的影响。
4、数据来源（下载源、波段数、对应的波长、分辨率、投影、地区）Landsat5、TM图像、BAND_COMBINATION = "1234567"5、实验过程5、1辐射定标：实方法一：External with MetadataBasic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat Calibration5.1.1.1打开Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat TM，根据图像信息输入5.1.1.2 打开校正图像，关联两幅图像，比较数据值方法二：BandMath验结果与分析5.1.2.1打开图像，选择BandMath按照辐射定标公式输入5.1.2.2 选择待校正波段图像5.1.2.3 关联两幅图像，对比两幅图像数据5、2 去零5.2.1打开图像，选择BandMath输入公式（b1*b1/b1）5.2.2 选择辐射定标过的图像5.2.3 打开图像，但是得到的图像是数据负值5、3简化暗像元法大气校正5.3.1 打开basic tool->Preprocessing->General Purpose Utilities->Dark Subtract5.3.2 关联图像，对比信息6、心得、意见或建议。
辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念
辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念作为初学者，容易将这几个概念搞混。
为了较好地理解这几个概念，先介绍一下相关的术语 terminology。
DN值（Digital Number ）：遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值。
无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等相关。
反映地物的辐射率radiance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 reflectance4、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 albedo，辐射校正VS. 辐射定标辐射校正：Radiometric correction 一切与辐射相关的误差的校正。
目的：消除干扰，得到真实反射率的数据。
干扰主要有：传感器本身、大气、太阳高度角、地形等。
包括：辐射定标，大气纠正，地形对辐射的影响辐射定标：Radiometric calibration 将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。
目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标不同的传感器，其辐射定标公式不同。
L=gain*DN+Bias在ENVI4.8中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块(只能对一个波段进行辐射定标)大气校正：Atmospheric correction 将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正是遥感影像处理中非常重要的一步，这一步操作的目的是消除遥感影像中的大气影响和提高遥感数据的准确性和可靠性。
一、辐射定标
辐射定标是指将遥感图像数字值转化为物理量，如辐射亮度或辐射能量密度，以便进行后续的研究和分析。
通过辐射定标，可以获取遥感图像的定量数据，从而进一步分析地表特征的反射率、温度等参数，为后续的研究和应用提供基础数据支撑。
辐射定标的主要流程包括以下几个步骤：
1.获取探测器和辐射源的响应函数。
2.进行黑体校正，得到辐射量的响应函数，即反演探测器的响应曲线。
3.确定大气辐射的影响，校正大气辐射，得到地表辐射的响应函数。
4.计算出地表反射率或辐射亮度等物理量。
二、大气校正
大气校正是指消除地表反射光谱数据中大气的影响，使我们能够更好地理解地表物质的本质。
遥感定量分析中的准确性和可靠性依赖于获取地表反射信息的过程中，大气影响的有效消除。
大气校正的主要流程包括以下几个步骤：
1.利用透过率、底层反射系数、相对湿度等气象信息，建立大气传输模型。
2.对遥感图像进行预处理，包括辐射定标、大气校正系数的确定以及去除云层、雾霾等非地表干扰因素。
3.根据大气传输模型，计算出地表反射率。
4.对反射率数据进行归一化处理，以消除不同时间、不同地点之间的反射率差异，使其成为具有比较性的数据。
总之，辐射定标和大气校正是遥感影像处理中最基础的处理步骤之一，对遥感图像的质量和后续的数据应用和分析具有非常重要的意义。
高光谱影像辐射定标和大气校正
高光谱影像辐射定标和大气校正
高光谱影像辐射定标是将采集到的高光谱数据转化为辐射能量数据的过程。
高光谱影像采集到的是不同波长范围内的能量强度，但不能直接获得具体的辐射能量值。
辐射定标的目的是将采集到的能量强度值转化为真实的辐射能量值，通常采用辐射标准物质通过定标装置进行校准。
大气校正是校正高光谱影像中由于大气散射和吸收引起的能量损失。
大气校正的目的是消除大气对高光谱数据的影响，使得反映地物表面真实辐射能量的信息能够更加准确地提取出来。
通常使用大气模型和辐射传输模型进行校正，将影像中的每个像元的能量值乘以大气校正系数，从而获得校正后的辐射能量数据。
高光谱影像辐射定标和大气校正是高光谱遥感数据处理中非常重要的步骤，能够提高数据的精度和准确性，为后续的遥感应用和地物信息提取提供可靠的基础。
高分影像预处理操作
1.辐射定标+大气校正辐射定标1）这一步只针对多光谱遥感影像，全色影像无需操作。
2）用ENVI5.1打开ENVI5.1暂不支持GF2数据.xml打开方式，但GF2数据为标准TIFF格式，故可直接使用ENVI的Open菜单打开，只是打开后软件不能自动识别元数据信息。
启动ENVI5.1；依次File>Open或直接单击工具栏上的图标，弹出Open对话框，打开原始多光谱影像；3）用到“Radiometric Correction/Apply Gain and Offset”工具，选中待处理的影像，单击“OK”，在Gain and Offset Values对话框中依次填入Gain Values和Offset Values，设置输出路径、文件名及数据类型，具体绝对辐射定标系数如下图：4）点击“OK”开始执行，结果如下：大气校正FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息，ENVI暂不能自动识别GF2数据的头文件信息，因此首先需要手动添加中心波长信息：1）添加中心波长：用到“Raster Management/Edit ENVI Header”，弹出Edit Header Input File对话框，在Select Input File选项卡中选择上一步辐射定标后的结果，弹出Header Info对话框，点击Edit Attributes，选择Wavelengths，弹出Edit Wavelength values 对话框，依次填入各波段对应中心波长，单位选择“Micrometers”，其他默认，点击OK，如下：说明：这里取波谱响应值为 1 的波长为各波段对应中心波长，依次为514nm、546nm、656nm、822nm2）大气校正，用到“Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmosphere Correction”工具Input Radiance Image：在弹出的FLAASH Input File对话框中，选择上一步定标好的数据；弹出Radiance Scale Factors面板，选择Use single scale factor for all bands，由于上一步定标时没有对辐亮度数据做单位转换，所以在此Single scale factor填写：10，单击OK；Output Reflectance File：设置输出路径及文件名；Scene Center Location ：中心点经纬度，5.0以上自动识别；Sensor Type ：传感器类型，选择 UNKNOWN-MSI；Sensor Altitude （ km ）：传感器高度，即轨道高度631；Ground Elevation （ km ）：地面高程，可通过原始影像对应范围内DEM的平均值确定【方法是：在arcgis中加载整个涿州的dem数据和原始影像，按原始影像的区域进行dem裁剪】；Pixel Size （ m ）：像素大小，4；Fight Date ：成像日期；Flight Time GMT （HH ：MM ：SS ）：成像时间；【说明：成像日期及时间可从原数据的.xml文件中查看（第 24 行字段），需要小时数减去 8 转换为格林尼治时间】；Atmospheric Model：大气模型，根据经纬度和影像区域选择，数据经纬度与获取时间决定选用的大气模型，具体参考下表【纬度向上10°】：Aerosol Model：气溶胶模型，农场选择“Rural”反演模型【Rural（乡村）、Urban（城市）、Maritime（海洋）、Tropospheric（对流层）】；Aerosol Retrieval：反演方法常选择“2-Band（K-T）”【类似模糊减少法，如果没有找到适应的黑值（一般是阴影区或者水体），系统将采用能见度值来计算】，但GF-2缺少短波红外，此处选择 None；Water Retrieval：水气反演设置，默认NO【采用两种方式对水气进行去除，a. 利用水气去除模型恢复影像中每个像元的水气量，使用水气反演模型，数据必须具有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。
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高分一辐射定标和大气
校正
集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
G F-1预处理文档（1）打开已添加r5补丁的ENVI5.1。
（2）选择File->OpenAs->CRESDA->GF-1，打开高分数据。
（3）辐射定标：选择Toolbox->RadiometricCorrection->RadiometricCalibration，选择待处理的高分数据。
（4）弹出RadiometricCalibration对话框，进行如图设置。
（5）大气校正：选择Toolbox->RadiometricCorrection-
>AtmosphericCorrectionModule->FLAASHAtmosphericCorrection，弹出
FLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters对话框。
（6）点击InputRadianceImage，选择前面处理好的数据，在RadianceScaleFactors面板中选择Usesinglescalefactorforallbands，由于定标的辐射量数据与FLAASH的辐射亮度的单位相差10倍，所以在此Singlescalefactor选择：1，单击OK；（7）设置文件输出路径。
（8）传感器基本信息设置：
SceneCenterLocation从影像中自动获取；
SensorType为GF-1；
GroundElevation通过统计DEM数据获得；
PixelSize根据相机选择，PMS相机全色2m，多光谱8m，WFV相机16m；
FlightDate从影像xml头文件中读取，减去8换算成GMT时间；
（9）大气模型和气溶胶模型：
AtmosphericModel根据经纬度和影像区域选择：
AerosolModel根据实际情况选择；
AerosolRetrieval选择None；
其他默认；
（10）单击MultispectralSetting按钮，在FilterFunctionFile导入光谱响应曲线“gf-1pms.sli”，单击OK。
（11）单击AdvancedSettings，在高级设置中ModtranResolution选择5cm-1。
（12）设置好后，在大气校正模块面板中，单击Apply。