大气校正作业.docx
《大气校正作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气校正作业.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大气校正作业
基于COST模型的遥感影像
大气辐射校正
姓名：
彭菲
学号：
107551400600
导师：
瓦哈甫·哈力克教授
专业：
人文地理
院系：
资源与环境科学学院
基于COST模型的遥感影像大气辐射校正
一、COST模型基本原理
COST概念模型概括为三个步骤:
1、将遥感器记录的DN值转换为遥感器的光谱辐射值，即根据遥感器的增益与偏移进行遥感器定标；
辐射亮度是大气层顶传感器接受的辐射亮度，其计算公式为：
L=Gain*DN+Bias
（1）
公式1中，Gain为遥感图像的增益，Bias为遥感图像的偏移。
由于传感器性能的老化，以上参数也在改变。
如果没有Gain和Bias的数据。
辐射亮度也可以用下面的公式计算：
（2）
公式2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（Thelevel1productgenerationsystem），则QCAL=1（Landsat-7数据属于此类型）。
如果卫星数据来自美国的NLAPS（NationalLandsatArchiveProductionSystem），则QCALmin=0（Landsat-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）：
（3）
对于Landsat-5来说，可以改写为（QCALmin=0）：
（4）
2、遥感器的光谱辐射值转换成遥感器的相对反射值；
Lhazel=LI,min-LI,1%（Chavez,1996）（5）
其中：
Lhazel——大气层光谱辐射值；LI,min——遥感器每一波段最小光谱辐射值；LI,1%——反射率为1%的黑体辐射值。
遥感器的最小光谱辐射值的转换算式为：
LI,min＝LMINI+QCAL×（LMAXL-LMINL）/QCALMAX（6）
其中：
QCAL——每一个波段最小DN值；QCALMAX＝255；LMAXL、LMINI为常数，即遥感器光谱辐射值的上限和下限，从遥感数据头文件或权威部门定期公布信息中获取。
黑体辐射值LI,1%的转换算式：
LI,1%=0.01*ESUNI*COS2（SZ）/（*D2） （7）
LI,1%———假设黑体反射率为1%各波段的黑体辐射值。
3、消除因大气吸收和散射造成的大气影响，即大气校正，同时计算地理表面像元相对反射率。
COST大气纠正概念模型如下：
TM数据地面反射率反演的数学模型（Chaves，1996）可综合表达为：
ρ=π×D2×（LsatI-LhazeI）/（ESUNI×COS2（SZ））（8）
其中:
ρ—地面相对反射率;D—日地天文单位距离;LsatI—传感器光谱辐射值,即大气顶层的辐射能量;LhazeI—大气层辐射值;ESUNl—大气顶层的太阳平均光谱辐射,即大气顶层太阳辐照度;SZ—太阳天顶角。
二、遥感影像基础数据
1、本次作业选择遥感影像基本情况如下：
卫星：
LANDSAT5；
条代号：
142；
行编号：
29；
中心纬度：
44.6125；
中心经度：
88.8049；
日期：
2011-10-03；
平均云量：
0%。
LMAX_BAND1=193.000
LMIN_BAND1=-1.520
LMAX_BAND2=365.000
LMIN_BAND2=-2.840
LMAX_BAND3=264.000
LMIN_BAND3=-1.170
LMAX_BAND4=221.000
LMIN_BAND4=-1.510
LMAX_BAND5=30.200
LMIN_BAND5=-0.370
LMAX_BAND6=15.303
LMIN_BAND6=1.238
LMAX_BAND7=16.500
LMIN_BAND7=-0.150
QCALMAX_BAND1=255.0（其他波段同）
QCALMIN_BAND1=1.0（其他波段同）
SUN_ELEVATION=38.6535566
相关参数:
日地天文单位距离D=1-0.01674cos（0.9856×（JD-4）×π/180）;JD为遥感成像的儒略日,通过儒略日计算公式获得;太阳天顶角=90°-太阳高度角;太阳高度角从遥感数据的文件中获得;大气顶层太阳辐照度（ESUNI）从遥感权威单位定期测定并公布的信息中获取，如下：
大气层顶平均太阳光谱辐照度ESUN（W˙m-2-sr-1˙μm-1），选用Landsat-5ESUN数据
Band波段
1
2
3
4
5
7
Landsat-5ESUN
1957
1826
1554
1036
215
80.67
Landsat-7ESUN
1969
1840
1551
1044
225.7
82.07
从遥感数据的文件中获Landsat-5TM各反射波段的Lmax和Lmin（W˙m-2-sr-1˙μm-1）如下：
波段Band
Lmin
Lmax
1
-1.520
193.000
2
-2.840
365.000
3
-1.170
264.000
4
-1.510
221.000
5
-0.370
30.200
6
-1.238
15.303
7
-0.150
16.5000
三、操作流程
1、遥感图像下载
本图像通过地理空间数据云下载
如上图所示，打开网页后，进行登陆，搜索乌鲁木齐遥感图，选择一景有2011年数据的图像下载。
2、图像数据处理
（1）把下载下来的影像图进行解压后，找到存放影像信息的txt文件，如下，打开后找到该影像的基础数据。
（2）通过COST模型，将基础数据进行运算，得到最后波段运算要输入的一元一次方程。
得到结果如下：
ρ1=0.005397202*b1+0.029483529
ρ2=0.044287858*b2+0.121353414
ρ3=0.084748572*b3-0.000547678
ρ4=0.190020277*b4+0.4115151
ρ5=0.196793595*b5+2.015212045
ρ7=0.411687488*b7+3.688088137
（3）打开ENVI软件（File-OpenImageFile），通过得出的数据进行波段运算（BasicTools-BandMath），输入并添加得出的一元一次方程，定义使用该方程的波段，输出通过该模型校正得到的校正图。
具体流程如下。
四、结果展示
以下结果按照波段1-7的顺序依次排列，其中波段6缺失：
校正前后效果如下图，以波段2为例：
五、结论：
总之，下载的遥感影像图在经过COST模型的校正后，反演结果会更接近实际，而且显著增强了图像清晰度，提高了视觉效果，利于遥感信息提取和专题解译。
-----精心整理，希望对您有所帮助!
升级会员 