表观反射率(反射率、反照率)的计算
表观反射率及其在植被遥感中的应用
表观反射率及其在植被遥感中的应用1 背景在植被遥感中经常涉及到植被指数，例如，归一化差植被指数(NDVI)。
用何种遥感数据计算才能得到较真实的植被指数?对于同一块森林或草地，如何对比和监测它们在不同时期的状况?这些研究均需要定量化的方法。
本文试图对辐射校正中存在的一些容易混淆的概念和术语，进行澄清。
特别对植被遥感应用定量化、监测，具有特殊作用的大气层顶表观反射率(简称表观反射率，Apparent reflectance)的定义；长期以来，各种书刊关于辐射校正(Radiometriccorrection)的定义和内容没有统一。
辐射定标(Ra—diometric calibration)、辐射校正和大气校正(Atmo—spheric correction)使一些初步参与遥感应用的人员感到困惑。
他们不知道三者之间的区别和关系。
有的人员将辐射定标与辐射校正等同，有的则认为大气校正是独立于辐射校正的。
从光学遥感数据的获取过程，我们知道地物反射的辐射亮度 (Radiance)通过大气层，然后被卫星传感器接收，最后转换为DN值。
理想状况下，光学遥感传感器各波段纪录下的辐射通量应该是地物反射的精确测量值。
然而，误差(噪声)在遥感数据获取过程中，通过几种途径混杂进来。
辐射校正的目的就是消除这些误差(噪声)。
它们包括，由传感器本身产生的内部误差和由环境影响——大气和地形影响引起的外部误差。
内部误差一般是系统的、可以预测的，通过卫星发射之前的辐射定标(Pre—flight calibration)和运行中的星上辐射定标(On board calibration)、替代(场地)辐射定标(Vicarious calibration)来确定。
而外部误差在自然界是变化的、不确定的，非系统误差。
一般在内部误差校正(即辐射定标)后，由用户自己来消除这种误差。
在平原地区，只进行大气校正即可消除它，而在山区，除大气校正外，有时还要进行地形辐射校正。
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）。
光反射率p光
光反射率p光
（实用版）
目录
1.光反射率的概念
2.光反射率的计算公式
3.光反射率的应用
正文
光反射率是指光线照射到某一物体表面时，被物体表面反射回来的光线占入射光线的比例。
光反射率是物体表面光学性能的重要参数，其大小与物体表面的粗糙度、材质、颜色等因素密切相关。
光反射率的计算公式为：光反射率 = 反射光通量 / 入射光通量。
光反射率的测量方法有多种，如使用光电二极管、光电三极管等光电传感器，或者使用光谱光度计等专业设备。
光反射率在许多领域都有广泛的应用。
在建筑行业，光反射率的合理控制可以提高建筑的能源效率，降低能耗。
在交通领域，光反射率可以影响道路标线的可视性，从而影响交通安全。
此外，光反射率还被用于评估汽车漆面、手机屏幕等产品的光学性能。
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反照率
行星
由于行星表面物质和结构的不同特点，行星表面反射太阳辐射的能力也不同，反射能力通常用反照率 (albedo)来衡量。美国天文学家邦德(George Phillips Bond，1825—1865)将天体反射的电子辐射与照射到该 天体的总电子辐射之比用来衡量天体的反射特性，后来该系数被称为邦德反射率，在不引起混淆的前提下，简称 反照率。对于太阳系天体而言，反照率是指天体反射的源于太阳的电子辐射与照射到该天体的总电子辐射之比。 由于太阳向外辐射的能量主要集中在可见光波段，所以太阳系天体的邦德反照率主要反映了天体对太阳可见光频 段能量的反射性能。邦德反照率的取值范围为[0,1]，其最初应用于球面天体，后来也推广到不规则物体表面。 另外一个使用较多的反照率是几何反照率。几何反照率是在零相位角方向的真实亮度与同一截面上一个理想的扁 平、全反射面的亮度之比。同一天体的几何反射率往往高于邦德反射率。
几何反射率p和邦德反射率A有如下关系：A=p·q
式中，
相位角α是辐射源-反射目标方向与观测点-反射目标方向之间的夹角。I（α）是相位角方向的散射流量，I （0）为0度相位角方向的散射流量。
谢谢观看Leabharlann 地表地表反照率概念
地表反照率是遥感反演中的第一重要参数，在概念上，反照率(Albedo)是对某表面而言的总的反射辐射通量 与入射辐射通量之比。在一般应用中是指一个宽带，如太阳光谱段(0.3~4.0μm)。对多波段遥感的某个谱段而言， 称为谱反照率(spectralAlbedo)。这都是指向整个半球的反射。对某波段向一定方向的反射，则称为反射率 (Reflectance)。地表反照率(Surface Albedo)是反映地表对太阳短波辐射反射特性的物理参量;
基本概念
它的定义是天体表面全部被照明的部分向各个方向散射的光流φ与入射到该天体表面的光流φ0之比：
10%反射率
10%反射率
10%反射率是指给定表面或物体反射入射光的百分比为10%。
反射率是用来描述一个物体或表面对光线的反射能力的度量，通常以百分比形式表示。
对于光线的反射现象，有三种常见的反射率指标：
1. 反射率（Reflectance）：指物体或表面反射入射光的比例。
10%反射率表示该物体或表面有10%的入射光被反射。
2. 透射率（Transmittance）：指光线穿过物体或材料的比例。
透射率与反射率互补，即透射率 + 反射率 = 100%。
3. 吸收率（Absorbance）：指物体或材料吸收入射光的能力。
吸收率与反射率和透射率之间有关系，即吸收率 = 1 - (反射率 + 透射率)。
需要注意的是，反射率是与光的波长和角度等因素有关的，因此在具体的测量和应用时，可能需要考虑光的特性和测量条件。
在实际应用中，可以通过使用光谱仪、反射计或相关测试设备来测量和评估物体或表面的反射率。
玻璃反射率公式
玻璃的反射率可以通过菲涅尔公式来计算。
菲涅尔公式描述了光线从介质1射入介质2时的反射和折射现象。
对于垂直入射的光线，菲涅尔公式可以表示为：
反射率R = ((n1 - n2) / (n1 + n2))^2
其中，n1是入射介质的折射率，n2是出射介质的折射率。
对于平行入射的光线，菲涅尔公式可以表示为：
反射率R = ((n1 * cosθ2 - n2 * cosθ1) / (n1 * cosθ2 + n2 * cosθ1))^2
其中，θ1是入射角，θ2是折射角，n1和n2分别是入射介质和出射介质的折射率。
需要注意的是，菲涅尔公式只适用于光线从一个介质射入另一个介质的情况，且假设介质是均匀的。
在实际应用中，还需要考虑光线的波长、入射角度等因素。
光反射率p光
光反射率p光摘要：一、光反射率概念介绍二、光反射率的计算公式及应用三、光反射率在各个领域的应用案例四、提高光反射率的方法与措施五、总结与展望正文：一、光反射率概念介绍光反射率，又称反射率，是指光线在某一表面上的反射程度。
它是一个无量纲的物理量，通常用符号ρ表示。
光反射率是光学领域中的一个重要概念，与光吸收、光透射等现象密切相关。
二、光反射率的计算公式及应用光反射率的计算公式为：ρ= I_r / I_i，其中，I_r表示反射光强度，I_i表示入射光强度。
在实际应用中，光反射率可用于评估材料表面的光学性能，如涂料、塑料、金属等。
此外，光反射率还应用于光学镜头的设计、光学成像系统的研究等领域。
三、光反射率在各个领域的应用案例1.建筑领域：光反射率在建筑领域的应用主要体现在建筑材料的选用上。
高光反射率的材料可以减少建筑物的热吸收，降低室内温度，从而节约能源。
此外，光反射率还影响建筑物的外观效果，如玻璃幕墙、铝板等。
2.汽车领域：汽车车身漆面的光反射率对车辆的外观和安全性有很大影响。
高品质的汽车漆面，其光反射率较高，可以呈现出更好的光泽度和立体感。
此外，光反射率还在汽车前大灯、后视镜等部件的设计中起到重要作用。
3.光学领域：光反射率在光学领域具有重要应用，如光学镜头、光纤通信等。
光学系统中的反射镜、透镜等元件，其光反射率直接影响到光学系统的性能。
四、提高光反射率的方法与措施1.选用高光反射率的材料：在实际应用中，选用高光反射率的材料是提高光反射率的最直接方法。
例如，在建筑领域使用高光反射率的涂料、铝板等。
2.表面处理：通过对材料表面进行特殊处理，如喷涂、电镀等，可以提高表面的光反射率。
3.设计优化：在光学系统设计中，通过优化反射镜、透镜等元件的结构和参数，可以提高光反射率。
4.控制环境因素：在实际应用中，环境因素如温度、湿度等会影响光反射率。
通过控制环境因素，可以保持光反射率的稳定。
五、总结与展望光反射率是一个重要的光学性能指标，其在各个领域的应用日益广泛。
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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 )。
第二步、计算各波段反射率（反照率、反射率）ρ：波段）为第i i Cos ESUN D L i ()(2θπρ•••=式中，p 为人气层顶(TOA)表观反射率(无量纲)，π为常量(球面度str)，L 为大气层顶进人卫星传感器的光谱辐射亮度(W ˙m-2-sr-1˙μm-1)，D 为日地之间距离(天文单位),ESUN 为大气层顶的平均太阳光谱辐照度(W ˙m-2-sr-1˙μm-1),θ为太阳的天顶角(θ=90˚-β，β为太阳高度角， Cos(θ)也可以这样计算：Cos(θ)=Sin φ*Sin δ+Cos φ*Cos δ*Cosh,式中φ甲为地理纬度，φ为太阳赤纬，h 为太阳的时角。
太阳赤纬是太阳光与地球赤道平面的夹角)。
也可以是：2)365)5.93(2sin 0167.01(cos )()(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⋅=D E L s sun T πθλλπρ其中,θs 为太阳天顶角, D 为儒略历(Julian) 日期,这两个参数可由数据头文件读出。
L (λ) 为入瞳辐亮度, Esun 为外大气层太阳辐照度。
上式成立的条件是假设在大气层顶，有一个朗勃特(Laribcitian)反射面。
太阳光以天顶角θ人射到该面，该表面的辐照度为E = ESUN*Cos(θ)/D 2(吕斯哗，1981)。
该表面的辐射出射度M=πL(吕斯骤，1981)。
根据Lanbertian 反射率定义，大气层顶的表观反射率P 等于M 和E 的比值，即波段）为第i i Cos ESUN D L E M i ()(2θπρ•••==表 3 随时间变化的日地距离（天文单位）表 4 Landsat-7 和Landsat-5的大气层顶平均太阳光谱辐照度ESUN(W ˙m-2-sr-1˙μm-1)波段）为第i i L QCAL QCAL QCAL QCAL L L Cos ESUN D x ma i ()()(min min min max min 2⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-•--••=θπρ对于Landsat-7上试简化为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-•-••=min min max 2)1(254)(L QCAL L L Cos ESUN D i θπρ对于Landsat-5上试简化为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+•-••=min min max 2255)(L QCAL L L Cos ESUN D i θπρ 其中，QCAL 为图像灰度值DN 。
反照率的计算：TM1～TM4波段所对应的宽波段反照率可表示为个波段的反射率）第为i TM i iρρρ(41∑=Table 1. Characteristics of the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)bands. Band Spatial resolution (m) Lower limit (µm) Upper limit (µm) Bandwidth(nm)Bitsperpixel Gain Offset1 28.50 0.45 0.52 70 8 0.786274521 -6.1999998 2 28.50 0.53 0.61 80 8 0.817254878 -6.0000000 3 28.50 0.63 0.69 60 8 0.639607867 -4.50000004 28.50 0.75 0.90 150 8 0.939215686 -4.5000000 5 28.50 1.55 1.75 200 8 0.128470589 -1.0000000 6 57.00 10.40 12.502100 8 0.066823533 0.00000000 7 28.50 2.10 2.35 250 8 0.044243138 -0.3499999 814.250.520.903808 0.786274521 -6.199999811.3.1 Conversion to RadianceDuring 1G product rendering image pixels are converted to units of absolute radiance using 32 bit floating point calculations. Pixel values are then scaled to byte values prior to media output. The following equation is used to convert DN's in a 1G product back to radiance units:Lλ= "gain" * QCAL + "offset"which is also expressed as:Lλ = ((LMAXλ- LMINλ)/(QCALMAX-QCALMIN)) * (QCAL-QCALMIN) + LMINλwhere: Lλ= Spectral Radiance at the sensorճ aperture inwatts/(meter squared * ster * μm)"gain"= Rescaled gain (the data product "gain" contained inthe Level 1 product header or ancillary data record)in watts/(meter squared * ster * μm)"offset"= Rescaled bias (the data product "offset" containedin the Level 1 product header or ancillary datarecord ) in watts/(meter squa red * ster * μm) QCAL= the quantized calibrated pixel value in DNLMINλ= the spectral radiance that is scaled to QCALMIN inwatts/(meter squared * ster * μm)LMAXλ= the spectral radiance that is scaled to QCALMAX inwatts/(meter squared * ster * μm)QCALMIN= the minimum quantized calibrated pixel value(corresponding to LMINλ) in DN= 1 (LPGS Products)= 0 (NLAPS Products)QCALMAX= the maximum quantized calibrated pixel value(corresponding to LMAXλ) in DN= 255The LMINs and LMAXs are the spectral radiances for each band at digital numbers 0 or 1 and 255 (i.e QCALMIN, QCALMAX), respectively. LPGS used 1 for QCALMIN while NLAPS used 0 for QCALMIN for data products processed before April 5, 2004. NLAPS from that date now uses 1 for the QCALMIN value. Other product differences exist as well. One LMIN/LMAX set exists for each gain state. These values will change slowly over time as the ETM+ detectors lose responsivity. Table 11.2 lists two sets of LMINs and LMAXs. The first set should be used for both LPGS and NLAPS 1G products created before July 1, 2000 and the second set for 1G products created after July 1, 2000. Please note the distinction between acquisition and processing dates. Use of the appropriate LMINs and LMAXs will ensure accurate conversion to radiance units. Note for band 6: A bias was found in the pre-launch calibration by a team of independent investigators post launch. This was corrected for in the LPGS processing system beginning Dec 20, 2000. For data processed before this, the image radiances given by the above transform are 0.31 w/m2 ster um too high. See the official announcement for more details.Table 11.2 ETM+ Spectral Radiance Rangewatts/(meter squared * ster * μm)Band NumberBefore July 1, 2000After July 1, 2000 Low Gain High Gain Low Gain High Gain LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX LMIN LMAX1 -6.2 297.5 -6.2 194.3 -6.2 293.7 -6.2 191.62 -6.0 303.4 -6.0 202.4 -6.4 300.9 -6.4 196.53 -4.5 235.5 -4.5 158.6 -5.0 234.4 -5.0 152.94 -4.5 235.0 -4.5 157.5 -5.1 241.1 -5.1 157.45 -1.0 47.70 -1.0 31.76 -1.0 47.57 -1.0 31.066 0.0 17.04 3.2 12.65 0.0 17.04 3.2 12.657 -0.35 16.60 -0.35 10.932 -0.35 16.54 -0.35 10.808 -5.0 244.00 -5.0 158.40 -4.7 243.1 -4.7 158.311.3.2 Radiance to ReflectanceFor relatively clear Landsat scenes, a reduction in between-scene variability can be achieved through a normalization for solar irradiance by converting spectral radiance, as calculated above, to planetary reflectance or albedo. This combined surface and atmospheric reflectance of the Earth is computed with the following formula:Where:= Unitless planetary reflectance= Spectral radiance at the sensor's aperture= Earth-Sun distance in astronomical units fromnautical handbook orinterpolated from values listed in Table11.4= Mean solar exoatmospheric irradiances fromTable 11.3= Solar zenith angle in degreesTable 11.3 ETM+ Solar Spectral IrradiancesBand watts/(meter squared * μm)1 1969.0002 1840.0003 1551.0004 1044.0005 225.7007 82.078 1368.000Table 11.4 Earth-Sun Distance in Astronomical UnitsJulian Day DistanceJulianDayDistanceJulianDayDistanceJulianDayDistanceJulianDayDistance1 .9832 74 .9945 152 1.0140 227 1.0128 305 .9925 15 .9836 91 .9993 166 1.0158 242 1.0092 319 .9892 32 .9853 106 1.0033 182 1.0167 258 1.0057 335 .9860 46 .9878 121 1.0076 196 1.0165 274 1.0011 349 .9843 60 .9909 135 1.0109 213 1.0149 288 .9972 365 .983311.3.3 Band 6 Conversion to TemperatureETM+ Band 6 imagery can also be converted from spectral radiance (as described above) to a more physically useful variable. This is theeffective at-satellite temperatures of the viewed Earth-atmospheresystem under an assumption of unity emmissivity and using pre-launch calibration constants listed in Table 11.5. The conversion formula is:Where:T = Effective at-satellite temperature in KelvinK2 = Calibration constant 2 from Table 11.5 K1 = Calibration constant 1 from Table 11.5L = Spectral radiance in watts/(meter squared * ster * ?m)Table 11.5 ETM+ and TM Thermal Band Calibration ConstantsConstant 1- K1Constant 2 - K2。