辐射定标像元亮度值辐射亮度亮温表观反射率地表反射率反照率比辐射率文档格式.docx

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Band4

HJ1A

CCD1

0.5763

0.5410

0.6824

0.7209

CCD2

0.6360

0.5910

0.8142

0.8768

HJ1B

0.5329

0.52895

0.68495

0.72245

0.5782

0.5087

0.6825

0.6468

利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为：

L=DN/coe

式中coe为绝对定标系数，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

由于以上定标系数为敦煌场采用单点法对中等反射率目标（戈壁）测定的结果，因此对于太阳反射光谱波段，建议针对中等反射率地物采用上面提供的绝对辐射定标系数。

对于HJ1B的红外相机，近红外波段绝对定标系数为4.2857，短波红外波段绝对定标系数为18.5579。

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53.473，单位：

DN/（W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）；

截距26.965，单位：

DN。

利用绝对定标系数将DN值图像转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，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

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，即其内容是通过遥感手段获得的，通常是地物不同波段的电磁波谱信息。

　　其中的像素值称为亮度值（或称为灰度值、DN值）。

遥感概念　　DN值（DigitalNumber）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。

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有关。

遥感图像量化imagequantification。

释文：

按一定的函数关系将图像所代表的物理量分割成有限的离散等级,以使观测数据可用一定字长的二进制码表示,因此又称为数据编码。

量化后的级别称为图像的像元值、灰度或亮度,记为DN（digitalnumber）。

DN值没有单位，数量级与像素深度有关，如果是无符号整型的就是0-255，符点型，无符号16位均根据其类型确定。

在遥感领域，定标一般分为几何定标和辐射定标两种。

几何定标即指对遥感图像几何特性进行校正，以还原为真实情况。

辐射定标指对遥感图像的辐射度进行校准，以实现定量遥感。

辐射定标一般也可称为校准，其主要目的是保证传感器获取遥感数据的准确性。

通常，采用系统自身内部监视环路和外部标准目标方法对系统链路中的各个环节进行误差修正，来实现辐射定标过程。

一般在主动式遥感系统中，辐射定标可以作得很好，可以认为在一定误差范围内实现了定量遥感。

而被动式遥感系统相对困难些。

几何定标相对简单，就不多说了。

辐射定标是对传感器引起的误差校正，将影像校正为星上反射率

辐射定标和辐射校正——遥感数据定量化的最基本环节

由于遥感图像成像过程的复杂性，传感器接收到的电磁波能量与目标本身辐射的能量是不一致的。

传感器输出的能量包含了由于太阳位置、大气条件、地形影响和传感器本身的性能等所引起的各种失真，这些失真不是地面目标的辐射，因此对图像的使用和理解造成影响，必须加以校正和消除，而校正和消除的基本方法就是辐射定标和辐射校正。

辐射定标是指传感器探测值的标定过程方法，用以确定传感器入口处的准确辐射值。

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。

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。

大气对电磁波的作用基本可以归纳为两种物理过程，即吸收和散射。

对环境遥感来说，大气的吸收与散射作用均可使电磁波受到削弱，此谓大气效应。

大气纠正，即大气效应纠正，其基本目标是＂如何将星载传感器所测得的辐射亮度值（ＤＮ）中的大气效应消除掉，从而获得地表真实的辐射亮度值＂。

辐射校正包括三个方面：

１、影像的辐射校正

２、太阳高度角和地形影响引起的辐射误差校正

３、大气校正

大气校正只是辐射校正的一个方面。

光学遥感图像例如TM的一些辐射定标工作，总的来说可以有广义和狭义之分：

狭义的是指将图像的DN值转化为有物理量纲的观测目标大气上界的亮度值或者反射率

广义的除了狭义的步骤外还包括去除大气影响，计算地表目标真实的反射亮度或者是反射率

假如用６Ｓ模型校正，第一步是辐射定标，根据ＤＮ值、影像的ｏｆｆｓｅｔ和ｇａｉｎ计算辐射量度Ｌ；

第二步用６Ｓ模型得到大气校正参数ｘａ、ｘｂ、ｘｃ；

第三步根据三个大气校正参数和Ｌ就可计算校正后的反射率。

从计算方程来看，如果具有相同ＤＮ值的像元，校正后其反射率也相同。

地表反射电磁波，被卫星的传感器记录下来就得到DN值，DN值进过定标和相关的公式能够转变为地表的反射率值。

DN值就是遥感传感器的数字量化输出值，相当于图像的灰度值。

。

可以根据记录的原始DN值进行辐射定标，转换为大气外层表面反射率。

DN值就是像素值。

DN值的大小代表地物反射电磁波的能力，通俗点就是分辨地物。

因为不同的地物应该有不同的DN值。

表观反射率

用多辐射校正水平遥感数据提取植被叶面积指数的精度分析

顾祝军刘咏梅陆俊英 

南京晓庄学院生物化工与环境工程学院南京211171土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）南京210008

选用南京市SPOT5HRG图像的地物反射率（PAC）、表观反射率（TOA）、星上辐射率（SR）和灰度值（DN）影像,提取了2种植被指数（VI）,即归一化植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）,与地面实测的植被叶面积指数（LAI）进行了相关分析,并建立了157个LAI-VI关系模型。

结果显示：

LAI与VI呈显著的正相关关系（r=0.303~0.927,p〈0.01）,对应不同植被的优选模型自变量包括了3个辐射校正水平的2种植被指数,可见基于不同辐射校正水平的植被指数在LAI遥感反演中具有一定的应用潜力。

这些优选模型为：

阔叶林：

LAI=-3.345＋5.378RVISR＋7.329NDVISR（R2=0.818,RMSE=0.527）,针阔混交林：

LAI=1.696＋17.076NDVIDN＋137.684（NDVIDN）2-288.240（NDVIDN）3（R2=0.919,RMSE=0.440）,灌木：

LAI=-0.065＋19.112NDVISR-113.820（NDVISR）2＋184.207（NDVISR）3（R2=0.900,RMSE=0.448）,草地：

LAI=-5.905＋6.446RVISR＋9.477NDVISR（R2=0.944,RMSE=0.378）,植被总体：

LAI=-1.615＋7.199NDVIDN＋2.640NDVISR＋2.105RVIPAC（R2=0.801,RMSE=0.668）。

研究表明,基于不同植被类型、不同辐射校正水平影像的LAI遥感估算有利于充分挖掘遥感影像信息,进而提高LAI估算的精度。

由于植被遥感应用定量化和监测等的需求，光学遥感数据的辐射校正更加受到重视该文论述了辐射校正，辐射定标和大气校正的慨念以及它们之间的区别及关系特别对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（Apparentreflectance）的定义、慨念、计算和它在植被遥感中的应用等方面，进行了详细的论述。

暗像元算法基于表观反射率的大气贡献项,即利用卫星观测的路径辐射反演气溶胶光学厚度。

它是目前陆地上空气溶胶遥感应用最为广泛的算法。

遥感反射率的定义：

地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。

遥感表观反射率的定义：

地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。

大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

1、反射率：

是指任何物体表面反射阳光的能力。

这种反射能力通常用百分数来表示。

比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.英文表示：

Reflectance

2、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：

surfacealbedo

3、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：

apparentreflectance 

（=地表反射率+大气反射率。

所以需要大气校正为地表反射率）。

“5S”和“6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮度。

4、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LANDSAT5TM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

5、反照率：

反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。

它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。

它与反射率的概念是有区别的：

反射率（reflectance）是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方向上的积分；

反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。

反照率的定义是地物全波段的反射比,反射率为各个波段的反射系数。

因此,反照率为地物波长从0到∞的反射比。

6. 

地表比辐射率（SurfaceEmissivity），又称发射率，指在同一温度下地表发射的辐射量与一黑体发射的辐射量的比值，与地表组成成分，地表粗糙度，波长等因素有关。

比辐射率的直接测量。

理论上,比辐射率的测定有两种途径,一种是比色法,这种方法目前只能使用在被测物的温度大于50℃的场合。

因为信噪比太小,不适合常温地球表面的测量。

然而,随着传感器技术的发展,如果能测量零度以下物体的话,这种比色法似可取得突破性的发展;

另一种是亮度法。

也是目前人们所采用的办法。

在实验室里,利用封闭式黑体筒可以成功地测量地物的比辐射率。

也可以利用主动和被动相结合的方法测量比辐射率,这种方法已在实验室里取得成功。

利用二氧化碳激光,可以远距离测量地物的比辐射率,目前,已经开始把这一技术向航空和航天遥感扩展,它的可行性已经得到证实,其目标是对区域范围的地物比辐射率进行直接测定。

我们深信这种高技术的实现已为期不远了。

这种比辐射率的直接测定,不仅可以直接获得