成像光谱仪辐射定标概览
第２８卷 Ｖ０１．２８ 第１２期 Ｎｏ．１２
文章编号：１００７—１１８０（２０１１）１２－００７３－０５
成像光谱仪辐射定标概览
王立朋
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室， 吉林长春 １３００３３）
摘 要：成像光谱仪相关技术研究一直是遥感技术研究前沿，成像光谱仪完善的辐射定标是完成各种高质 量定量化产品应用的基础。本文介绍了成像光谱仪辐射定标原理和辐射定标方法，并对成像光谱仪辐射定标 技术进行了展望 关键词：辐射定标：成像光谱仪 中图分类号：０４３２ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３７８８／０ＭＥＩ２０１１２８１２．００７３
Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ
ＷＡＮＧ Ｌｉ—ｐｅｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａ ｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｅ ｈｏｔｐｏｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｆｉｅｄ ｄａｔａ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ． Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｆｏｒｅｃａｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｉｎｇ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ
￥基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ．６０５３８０２０）
ＷＷＷ．ｏｍｅｉｎｆｏ．ｃｏｒｎ Ｄｅｃ．２０１１
７３ 第２８卷 Ｖｏ１．２８ 第１２期 Ｎｏ．１２
１ 引 言
成像光谱仪辐射定标的任务是在超光谱成像仪
的图谱数据与地面景物光谱辐亮度之间建立定量关
系。辐射定标分为相对定标和绝对定标：相对定标
是成像光谱仪不同观测时刻不同探测像元仪器的校
准，以提高图像的品质和均匀性，相对定标的精度
主要决定于标准传递仪器的不确定度、仪器本身的
信噪比等；绝对定标是实现成像光谱仪输出相对量
到绝对物理量的转换，绝对定标的精度受辐射标准
本身的不确定度和相对定标精度的影响。成像光谱
仪的辐射定标包括３部分：实验室定标、星上定标
和场地替代定标Ｉ“。其中实验室定标的主要任务是
确定成像光谱仪各通道的响应并评估不确定度；星
上定标则长期检测成像光谱仪响应的衰变，并可以
进行响应均匀性校正：场地替代定标可以验证成像
光谱仪的辐射响应并进行多个遥感器的交叉定标。
实验室辐射定标是整个辐射定标环节的基础，本文
主要介绍成像光谱仪实验室辐射定标的原理和方
法，对各种方法进行比较，并对辐射定标发展趋势
进行了分析。
２ 原理和方法
成像光谱仪辐射定标利用辐射参考标准，通过
遥感仪器对辐射参考标准的观测，建立遥感仪器输
出图谱数据同遥感器接收的人瞳辐射亮度Ｌ（Ａ）之间
的换算关系。通常遥感仪器的这种定标换算关系设
计为线性 ，即
Ｌ（Ａ ）＝时 ｃ（ｉ ） （１）
式中％、ａ。为辐射定标系数，ａｏ为成像光谱仪暗偏 置，即没有信号输入时成像光谱仪采集到的信号值。
（Ａ ）为成像光谱仪第ｉ行、第 个探测器像元对应
的光谱辐亮度；Ｃ（Ａ ）为成像光谱仪第ｉ行、第 个探
测器像元输出的数值。辐射定标就是测定出每个探
测像元的铷、ａ。值，实际观测时测量得到ｃ（Ａ ）即可
计算得到Ｌ（Ａ ）。
—７４｜ｗｗｗ．，．ｏ ｍ．ｅｉ
。ｎ ｆ
。ｏ。．ｃｏｍ 辐射定标系统的建立就是辐射标准的传递及标
准的再现、传递载体的选择和研制技术、比对测量
等，简而言之，就是对辐射标准不确定度和辐射传
递链长度进行控制。
３辐射定标方法
成像光谱仪辐射定标的一般方法是使用辐照度
标准灯和漫反射板组成光谱辐亮度标准定标光谱辐
射计，然后使用光谱辐射计定标大积分球，最后使
用大积分球定标成像光谱仪。该方法的优点是大积
分球可以提供大面积无偏振均匀光源，可以实现对
成像光谱仪的全视场、全口径的辐射定标。缺点是
设备庞大、复杂，并且由于采用的辐射计量标准（辐
照度标准灯）的不确定度为３％～５％ ，使整个定标方
法的定标精度在５％～８％之间，定标精度不高。遥感
器ＡＶＩＲＩＳｔ４￣、ＡＰＥｘ阁、ＣＯＭＰＡＳＳ阎使用该方法进行辐
射定标。对于特殊的光学系统ＴＭＡ，为了实现全视
场和全口径的辐射定标，需要改变积分球出口形状，
把圆形出口变成长方形进行定标 。
辐照 辐亮
度Ｅ（ａ）． ｉ
图１ 辐照度标准灯作为辐射计量标准的积分球定标法不 意图 绝对低温辐射计采用低温超导技术 ，使辐射
测量的精度大大提高，基于探测器的定标方法ｌｌＯ－ｌｔ ０初
级标准的不确定度远远小于基于辐射源的定标方法。
溯源于绝对低温辐射计的标准探测器利用多个探测
器组成光陷阱，使入射的光经过多次反射后只有很
少部分的光反射出光陷阱，实现对辐射的高精度测 第２８卷 Ｖ０１．２８ 第１２期 Ｎｏ．１２
量，测量的不确定度可达０．２％，远远高于辐照度标
准灯的不确定度，而且该方法可以实现“辐亮度一
辐亮度”的比对，缩减了辐射传递链的长度．提高
了成像光谱仪的辐射定标精度。假定光谱辐射计和
成像光谱仪的信噪比（ＳＮＲ）都为１００，积分球光源
不确定度为２％，则合成不确定度为１．４８％。缺点是
标准探测器溯源的绝对低温辐射计价格昂贵，维护
费用也很高。
几 Ｊ 成像光谱仪 『厂Ｊ
［＝｛］标准探测器 Ｌ
图２标准探测器作为计量标准的积分球定标法
另外，使用漫反射板代替上面方法中的大积分
球，同样使用标准探测器作为传递辐射计，可以简
单方便地实现成像光谱仪的辐射定标，并且可以达
到或超过传统辐射定标方法。地球观Ｏｎ，０ １号上的
Ｈｙｐｅｒｉｏｎ就采用该方法进行定标旧，辐射定标中标准
探测器测量光谱辐亮度示意图如图３所示。漫反射
板光谱辐亮度，Ｊ由图中所示的测量功率 、与滤光
片后的精确孔径５和相应立体角 通过计算得到。
，Ｊ＝ 。利用该方法对成像光谱仪进行辐射定标存
在的问题除了价格外，还有可见光范围内标准探测
器是由３片或多片硅光电二极管构成光陷阱对光谱
离轴抛物面镜
图３标准探测器测量漫反射板亮度示意图 功率进行准确测量的装置，如果要测量光谱辐照度
或光谱辐亮度，就需要在它的前边放置窄带干涉滤
光片并精确测量标准探测器前的精确孔径或立体角，
滤光片的标定、孔径和立体角的测量精度都是影响
最终定标结果的因素。
太阳作为定标源的辐射定标方法 ４Ｉ具有以下
几个优点：（ａ）定标源就是实际使用光源，避免了石
英卤钨灯与太阳色温不同，石英卤钨灯在蓝光和紫
外波段输出明显小于太阳；（ｂ）经过大气校正和照射
角校正．太阳在全球范围内的光谱绝对输出是相同
的： （ｃ）校正了日地距离后，太阳在很大程度上在
可见到红外光谱范围内的输出是稳定的。利用太阳
作为定标源的野外定标示意图如图４（ａ）所示，使
用太阳辐射计测量太阳光谱辐照度，经漫反射板得
到光谱辐亮度，成像光谱仪观察漫反射板，通过成
Ｍ ＾、、一太阳
’ 挡板
（ｂ） ［Ｎ４
使用太阳作为定标辐射源的辐射定标方法 第２８卷第１２期 Ｖ０ｌ＿２８ Ｎｏ．１２
像光谱仪输出图谱数据与入射光谱辐亮度对比得到定
标系数。测量过程中天空散射光对结果产生很大影
响，需通过使用挡板去除。这种定标方法的缺点是受
大气影响较大，需精确测定大气透过率。
类似的方法是设计太阳反射装置将太阳光引入
到实验室的热真空室中㈣，再使用定标好的光谱辐射
计定标入射的太阳光，然后对成像光谱仪定标，太阳
反射装置如图４（ｂ）所示，其中Ｍ１、Ｍ２和Ｍ３为将
太阳光反射进热真空室的反射镜。
参考文献 ４ 结 论
提高成像光谱仪辐射定标精度的途径是减小定
标过程中辐射源的不确定度和缩短辐射传递链的长
度。采用标准探测器作为传递探测器对成像光谱仪
进行定标，既减小了定标过程中辐射源的不确定度．
又缩短了辐射传递链的长度，是今后成像光谱仪辐
射定标的重要方法。利用太阳作为定标源的方法也
是未来定标成像光谱仪的重要手段。尤其是利用太
阳反射装置对仪器进行定标。
［１】李照洲，郑小兵，唐伶俐，等．光学有效载荷高精度绝对辐射定标技术研究『ＪＩ．遥感学报，２００７，１ｌ（４）：
５８ １—５８８． ［２】崔敦杰．成像光谱仪的定标ｆＪ］．遥感技术与应用，１９９６，１１（３）：５６—６４．
【３］李幼平，禹秉熙，王玉鹏，等．成像光谱仪辐射定标影响量的测量链与不确定度ｆＪＪ．光学精密＿Ｔ－程，
２００６，１４（５）：８２２—８２８．
［４】Ｃｈｒｉｅｎ Ｔ Ｇ，Ｇｒｅｅｎ Ｒ ０．Ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎｄ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｖｉｓｉｂｌｅ
Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ＡＶＩＲＩＳ［Ｊ］．ＳＰＩＥ，１９９０，１２９８：３７—４９．
［５】Ｓｃｈａｅｐｍａｎ Ｅ Ｍ，Ｖｏｓ Ｄｅ Ｌｉｅｖｅ，ｈｔｅｎ Ｉ Ｋ．ＡＰＥＸ—ａｉｒｂｏｒｎｅ ＰＲＩＳＭ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ：ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｐｅｒｆｏｒ－
ｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ＥＳＡ ｌａｎｄ ｓｎ￣ａｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｅａｒｔｈ ｅｘｐｌｏｒｅｒ ｍｉｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＳＰＩＥ，
１９９８，３４３８：２５３—２６２．
【６］Ｓｉｍｉ Ｇ Ｃ．Ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯＭＰＡＳＳ［Ｊ］．ＳＰＩＥ，２００４，５４２５：１８９—１９６． ［７］任建伟，刘则洵，万志，等．离轴三反宽视场空间相机的辐射定标［Ｊ】．光学 精密工程，２０１０，１８（７）：１４９１—
１４９７． 【８］Ｌａｒａｓｏｎ Ｃ Ｔ，Ｂｒｕｃｅ Ｓ Ｓ．Ⅳ Ｓ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ２５０－４１［Ｍ］．Ｇａｉｔｈｃｒｓｂｕｒｇ：ＵＳ Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｏｍｍｅｒｃｅ，１９９８：２５—２９． ［９】杨华元，崔敦杰，任建伟，等．基于探测器的成像光谱仪绝对辐射定标方法【ＪＪ．计量学报，１９９８，１９（２）：
１２３—１２８．
【１０］Ｊｅｒｚｙ Ｐ．Ｏｐｔｉｃａｌ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｒａｐ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｉｎ ｒａｄｉｏｍｅｔｒｙ［Ｊ］．ＳＰＩＥ，１９９９，３７３０：１７４—１７７． 【１ １】Ｊａｒｅｃｋｅ Ｐ，Ｙｏｋｏｙａｍａ Ｋ．Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｈａｉｎ ｆｒｏｍ ｐｒｉｍａｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｄ－ｔｏ—ｅｎｄ ｈｙｐｅｒｉｏｎ
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)*b1-5
2.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(*/(**2ESUNdL
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°，cosθ=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：
三． 基于6s模型的大气纠正
1.输入文件：input3
2.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，Li是i波段的辐射量度
三波段成像光学系统的辐射定标
三波段成像光学系统的辐射定标
韩庆;郭帮辉;王健;李灿;张建忠;孙强
【摘 要】T his paper focuses on radiometric calibration of triple-band
optical imaging system which includes near ultraviolet (300 nm~380
nm) ,visible (380 nm~760 nm) and near infra-red (760 nm~1 100 nm)
ranges .The radiometric calibration system was set up ,the mathe-matical
model was established and the radiometric calibration experiment was
conducted .As the optical system operated at three wavebands ,technique
of sub-band radiometric calibration was adopted .The calibration data
were fitted by linear least squares and then the algorithm was modified .At
last the calibration data were processed .Experimental results verify the
cali-bration accuracy of two methods .The calibration curve obtained by
the modified algorithm is with higher accuracy .The relative error of
2.1 辐射定标
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
21:0221反射率基法定标流程地面反射比、
星-地匹配测量
光学厚度
臭氧含量等探空和
常规气象参数
水汽含量
卫星图象
计数值
GPS
数据6S辐射
传输模型
表观辐射亮度
或表观反射率ρ定标系数
21:0223辐照度法定标流程场区地表反射比
测量数据场区大气参数
测量数据
6S辐射
传输模型
卫星光谱带上ρ
A和s
漫射辐射与
总辐射比通道表观反射率
卫星图象
计数值星地光谱
响应匹配
卫星通道
定标系数
13
21:0227利用地面测量的大气漫射/总辐照比来描述气溶胶的散射特性，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。
其缺点是测量数据相对
较多，漫射/总辐照比
的测量在高纬度地区
带来较大的影响。飞机飞行高度越高，
大气订正精度也就
越高。
。因此该方法投入的设
备、资金和人力相
对较多。投入的测试设备和获
取的测量数据相对
较少。不仅省工、
省物而且满足精度
要求。
其缺点是要对大气气
溶胶的一些光学特
性参量做假设特点精度较高精度高精度尚高精度得到传感器高度的表观反
射率，进而求出传感
器入瞳处辐射度传感器入瞳处辐射度传感器入瞳处辐射度
最终结果大气辐射传输模型大气辐射传输模型大气辐射传输模型大气传输
模型*星、地同步观测
*星、地观测几何一致*星、机、地同步观测
*机、地观测几何一致
*机载辐射计要经严格
的光谱和辐射标定*星、地同步观测
*星、地观测几何－致
或进行观测角校正测量条件*地面目标反射率因子
*大气光学特征参量
*漫射/总辐照比*地面目标反射率因子
*大气光学特征参量*地面目标反射率因子
*大气光学特征参量测量参数改进的反射率法辐亮度法反射率法方法类型
15
16
17
21:0235风、压、湿等气象参数1套无线电探空仪、气压计、空气温度计、风速风向仪、湿度计等测量区空间定位60×60m黑色布质测量靶标空间定位2台GPS定位仪地面反射比2块Helon参考校地面反射比1台ASD连续光谱辐射计（0.35-2.5µm）辐射照度1台照度计（VIR981）大气光学参量测量1台手动式太阳辐射计（CE317）大气光学参量测量1台全自动太阳辐射计（CE318）地面双向反射比3台6通道CBERS-1模拟辐射计（CE313）观测内容数量仪器与设备表4同步观测的仪器设备与观测内容2)、仪器设备准备与观测内容2 测试前的技术准备
envi辐射定标和大气校正步骤
envi辐射定标和大气校正步骤
对于envi辐射定标和大气校正步骤来说，准确的操作流程至关重要。首先，我们需要明确辐射定标和大气校正的的概念和目的。
辐射定标是指将数字图像或遥感数据转换成辐射亮度或反射率的物理单位。辐射定标的目的是获得一个相对于时间和地点稳定的反射率值，使得不同场景下的遥感数据可以进行比较。
然后，进行大气校正是为了消除大气影响，从而提取出地物表面的真实反射率或辐射亮度。大气校正可以有效减少大气光散射和吸收对遥感图像的影响，提高图像的质量。
以下是envi辐射定标和大气校正的步骤：
1. 数据获取：首先，需要获取原始遥感数据，包括多光谱或高光谱图像。
2. 辐射定标：对于多光谱或高光谱数据，需要根据仪器的辐亮度标定系数，将原始数字值转换为辐射亮度。这通常涉及到使用辐射标定面或辐射源对仪器进行校准。
3. 大气校正：接下来，需要进行大气校正。大气校正的方法有多种，最常用的是大气逐像元校正（ATCOR）模型和大气点标定（ACD）方法。这些方法通过考虑大气散射、吸收和大气廓线等参数，来推算出地表反射率。
4. 反射率计算：校正后的数据可以通过将辐射亮度或辐射率除以太阳辐照度，得到表面的反射率。这样，我们就可以比较不同场景下的遥感数据了。
5. 结果分析和应用：最后，对校正后的图像进行分析和应用。可以进行分类、目标识别、监测等操作，以获得我们所需的信息。 总而言之，envi辐射定标和大气校正步骤是遥感数据处理中的关键过程，它们可以提高数据的准确性和可比性。正确执行这些步骤可以使我们从遥感图像中获取更多有价值的信息，从而促进环境监测、资源管理和地理研究等领域的发展。
如何进行遥感图像的辐射定标与校正
如何进行遥感图像的辐射定标与校正
遥感技术在现代科学和应用中起着重要作用，遥感图像的辐射定标与校正是遥感数据处理中的关键步骤。本文将从辐射定标的意义、方法以及校正过程中的一些技巧等方面进行论述。
一、辐射定标的意义
辐射定标是将遥感图像的数字值转化为物理量的过程。只有进行了辐射定标，才能使遥感图像的数据具有可比性和可解释性，从而形成科学研究的基础。
二、辐射定标的方法
1. 光谱辐射定标法：通过获取遥感仪器测量的光谱辐射数据，使用辐射定标模型将数字值转化为辐射亮度，进而计算出地物的反射率或辐射通量等物理量。
2. 绝对辐射定标法：利用地基大气观测站的测量数据，结合传感器的特性和物理模型，确定辐射定标系数，将遥感图像的数字值转化为绝对辐射率。
三、校正过程中的技巧
1. 基于地物反射率的校正：地物反射率的不同可导致遥感图像的光谱反差。通过对遥感图像的不同波段进行反射率校正，可以减少地物反射率的影响，提高图像质量。
2. 大气校正：大气中的气溶胶、水汽等成分会影响遥感图像的辐射亮度。通过利用大气校正模型和大气参数的反演，可以减少大气效应带来的干扰，获得准确的地物信息。
3. 条带状影像校正：由于遥感卫星的飞行模式，获取的图像通常呈现出条带状影像。通过运用特定的校正算法，可以消除条带状影像，获得均匀一致的遥感图像。 4. 地物光谱库的应用：地物光谱库是通过实地采样和光谱测量形成的，通过与遥感图像进行匹配，可以进行光谱校正和分类，提高遥感图像的精度和可靠性。
四、遥感图像辐射定标与校正的应用
遥感图像辐射定标与校正的目的是为了提高图像的质量和可解释性，从而在各个领域获得更准确的数据。例如在农业领域，通过遥感图像的辐射定标与校正，可以监测作物的生长状态和病虫害情况，为农业生产提供科学依据。
在环境监测中，遥感图像的辐射定标与校正可以用于水体悬浮物浓度的估算、气溶胶成分的监测等，为环境保护和管理提供数据支持。
遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正@揽宇方圆
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正
指在光学遥感数据获取过程中，产生的一切与辐射有关的误差的校正
（包括辐射定标和大气校正）。三者关系如图：大气校正的准备过程为辐射定标
辐射定标
定义（RadiometricCalibration）是用户需要计算地物的光谱反射率或
光谱辐射亮度时，或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时，都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度，这个过程就是辐射
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。
技术流程：
获取空中、地面及大气环境数据，计算大气气溶胶光学厚度，计算大气
中水和臭氧含量，分析和处理定标场地及训练区地物光谱等数据，获取定标
场地数据时的几何参量和时间，将获取和计算的各种参数带入大气辐射传输
模型，求取遥感器入瞳时的辐射亮度，计算定标系数，进行误差分析，讨论
误差原因。
方法：
反射率法：在卫星过顶时同步测量地面目标反射率因子和大气光学参量
（如大气光学厚度、大气柱水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出
遥感器入瞳处辐射亮度值，具有较高的精度。
辐亮度法：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，去标定飞行中遥感器的辐射量，从而实现卫星的标定，最后辐射校正
系数的误差以辐射计的定标误差为主，仅仅需要对飞行高度以上的大气进行
校正，回避了底层大气的校正误差，有利于提高精度。辐照度法：又称改进的反射率法，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。这种方法是使用解析近似方法来计算反射率，从而可大大缩减计算时间
和计算复杂性。
大气校正
定义：大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地
成像光谱仪星上定标技术
成像光谱仪星上定标技术
李晓晖;颜昌翔
【摘 要】成像光谱仪足同时获取地物图像和光谱信息的新一代光学遥感仪器.星上定标是成像光谱仪光谱图像数据定量化应用的基础.本文阐述了成像光谱仪星上定标的原理,按照星上定标采用的参考标准对星上定标技术进行了分类,介绍了星上辐射定标和光潜定标技术,并展望了成像光谱仪未来发展趋势.最后指出,绝对辐射定标已经成为成像光谱仪星上定标的幕本要求,太阳将逐步代替星上标准灯成为绝对辐射标准.基于不同参考标准的定标方法的综合应用将使星上定标精度和可靠性大人提高.随着定标精度的进一步提高,地而光谱定标装置将逐步空间化,基于探测器的星上辐射定标系统也将逐步得到应用.
【期刊名称】《中国光学》
【年(卷),期】2009(002)004
【总页数】7页(P309-315)
【关键词】成像光谱仪;星上定标;辐射定标;光谱定标
【作 者】李晓晖;颜昌翔
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033
【正文语种】中 文
【中图分类】TP73 成像光谱仪是同时获取地物图像和光谱信息的新一代光学遥感仪器［1］，可为农作物估产、矿物勘探、资源普查、环境监测等提供新的研究手段。按照搭载平台的不同，成像光谱仪可以分为星载成像光谱仪和机载成像光谱仪两大类，本文仅讨论星载成像光谱仪。
成像光谱仪的应用以定量化的数据为基础，因此需要对其进行准确定标。成像光谱仪的定标包括辐射定标和光谱定标两方面。辐射定标的任务是利用辐射参考标准，建立成像光谱仪的数字化输出与其接收的地面景物辐亮度之间的换算关系。光谱定标的任务是确定成像光谱仪各光谱通道的光谱响应曲线及中心波长和半宽度。发射过程中以及在轨运行期间，星载成像光谱仪的光学、结构和电子学部件会发生性能改变，导致实验室辐射定标建立的数字化输出和地面景物辐亮度之间的关系发生改变，同时也会使像面上谱线位置发生改变。为了得到准确的光谱图像数据，必须对这些变化进行校正，这就要求在实验室定标的基础上对成像光谱仪进行星上定标。
成像光谱仪的实验室光谱定标方法研究
成像光谱仪的实验室光谱定标方法研究
一、引言
成像光谱仪是一种能够获取高分辨率空间光谱信息的仪器，广泛应用于农业、环境监测、地质勘探等领域。而光谱定标则是成像光谱仪应用中至关重要的一部分，它能够保证光谱获取的准确性和可比性。本文将深入探讨实验室中成像光谱仪的光谱定标方法研究，着重于解析该过程的深度和广度，以帮助读者更全面地理解这一主题。
二、光谱定标方法概述
光谱定标是指通过已知的标准光源进行光谱仪的标定，以确保光谱获取的准确性。在实验室中，常见的光谱定标方法包括：线性定标、非线性定标、波长定标、辐亮度定标等。每种方法都有其适用的场景和优势，但在选择时需要根据具体情况进行综合考虑。
三、线性定标方法
线性定标是通过线性模型对成像光谱仪的响应进行校准，使其输出结果符合预期的线性关系。其基本原理是通过多个已知光源的光谱数据进行线性拟合，从而建立光谱仪的响应模型，以实现准确的光谱定标。线性定标方法简单直观，适用范围广，但需要高质量的标准光源和准确的数据处理方法。
四、非线性定标方法
非线性定标方法则适用于成像光谱仪响应与输入光强之间存在非线性关系的情况。这种情况下，常见的做法是通过曲线拟合等方法，对光谱仪的响应进行校准，以实现准确的光谱定标。非线性定标方法一般适用于高精度要求的场景，但需要更复杂的数据处理和计算。
五、波长定标方法
波长定标是通过已知波长的标准光源对成像光谱仪进行波长标定，以保证光谱数据的准确性。这种方法适用于要求较高波长精度的场景，通常需要使用精密的光学元件和波长标准源。
六、辐亮度定标方法
辐亮度定标是通过辐亮度标准源对成像光谱仪进行辐亮度标定，以保证光谱数据的辐亮度测量准确性。该方法适用于需要进行辐亮度定量测量的场景，但在使用过程中需要注意标准源的稳定性和可追踪性。
七、结论
成像光谱仪的实验室光谱定标方法研究是一个深度且具有挑战性的课题。本文围绕光谱定标方法的深度和广度进行了全面的评估，并在其中多次提及了光谱定标这一主题。总结而言，选择合适的光谱定标方法是确保成像光谱仪数据准确性的关键。在实际操作中，需要根据具体情况选择合适的定标方法，并结合个人经验和理解，灵活地运用于实际应用中。光谱定标是保证成像光谱仪获取的光谱信息准确性和可比性的重要步骤。对成像光谱仪进行光谱定标可以帮助消除仪器本身的系统误差，提高其测量和应用的精度和可靠性。在实验室中，光谱定标方法的研究和应用对于成像光谱仪的性能优化和应用拓展具有重要意义。本文将深入探讨成像光谱仪的实验室光谱定标方法研究，并对各种定标方法进行详细介绍和分析，以期为成像光谱仪的使用提供有益的参考和指导。
成像光谱仪光谱与辐射定标
成像光谱仪光谱与辐射定标
成像光谱仪是一种光学仪器，可以同时获取被观测物体在不同波长范围内的光谱信息，并通过对光谱进行处理和分析来获取被观测物体的信息。光谱是根据不同波长的光分量组成的，通过光谱分析，可以得到被观测物体的化学成分、温度、密度等信息。
成像光谱仪的光谱定标是指对光谱仪进行标定，建立光谱与辐射之间的关系。光谱与辐射的关系可以描述为辐射强度随波长的变化。通常，光谱定标需要先收集一系列已知辐射强度的光源，然后通过测量这些光源的光谱，建立光谱与辐射强度之间的定标曲线或关系模型。
光谱定标的目的之一是确保成像光谱仪的测量结果准确可靠。光谱仪的测量结果会受到仪器本身的光学性能、检测器的响应特性等因素的影响。通过光谱定标，可以排除这些因素的影响，使测量结果更加准确。
光谱定标还可以提供光谱校准的功能。光谱仪的光谱范围通常是通过光栅或棱镜进行波长分离的，而光栅或棱镜的波长划分是有限的，存在一定的误差。通过光谱定标，可以准确地知道每个波长点的对应辐射强度，从而校准光谱仪的波长分辨率。
光谱定标的方法有多种，常见的方法包括使用标准光源、黑体辐射源、大气窗口等。标准光源是一种已知辐射强度和波长的光源，通过测量标准光源的光谱，可以建立光谱与辐射强度之间的定标关系。黑体辐射源是一种热辐射源，通过测量黑体辐射源的辐射光谱，可以建立光谱与辐射强度之间的关系。大气窗口是指大气层中透过的波长范围，通过测量大气窗口内的光谱，可以进行大气校正，提高光谱测量的准确性。
光谱定标的过程中还需要考虑一些因素。例如，光谱仪的响应特性和漂移情况。光谱仪的响应特性是指光谱仪对不同波长光的检测效率，测量时需要对不同波长的光谱进行响应修正。漂移是指光谱仪在使用过程中可能出现的性能变化，需要定期进行校正和维护。
光谱与辐射定标是成像光谱仪中非常重要的一环。准确的光谱定标可以提高光谱测量的准确性和可靠性，进而对被观测物体进行准确的分析和识别。在实际应用中，不同的光谱定标方法和策略可以根据具体的测量需求进行选择和优化，以得到最佳的测量结果。
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。