1、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、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(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 (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
3、,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,minLMINI+QCAL(LMAXL-LMINL)/QCALMAX (6)其中:QCAL每一个波段最小DN值;QCALMAX255;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:L
4、I,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: =D2(LsatI-LhazeI)/(ESUNICOS2(SZ) ) (8)其中: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
5、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
6、LMAX_BAND6 = 15.303 LMIN_BAND6 = 1.238 LMAX_BAND7 = 16.500 LMIN_BAND7 = -0.150QCALMAX_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 - 0.01674 cos(0.9856(JD-4)/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
7、取,如下:大气层顶平均太阳光谱辐照度ESUN(Wm-2-sr-1m-1),选用Landsat-5 ESUN数据Band波段123457Landsat-5 ESUN195718261554103621580.67Landsat-7 ESUN1969184015511044225.782.07从遥感数据的文件中获Landsat-5 TM各反射波段的Lmax和Lmin (Wm-2-sr-1m-1)如下:波段BandLminLmax1-1.520193.0002-2.840365.0003-1.170264.0004-1.510221.0005-0.37030.2006-1.23815.3037-0.
8、15016.5000三、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: 1=0.005397202*b1+0.029483529 2=0.044287858*b2+0.121353414 3=0.084748572*b3-0.000547678 4=0.190020277*b4+0.411
9、5151 5=0.196793595*b5+2.015212045 7=0.411687488*b7+3.688088137(3)打开ENVI软件(File-Open Image File),通过得出的数据进行波段运算(Basic Tools-Band Math),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!
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