需要明白的是輻射誤差是在遙感圖像一生成就存在了，而輻射校正是在使用遙感圖像之前的操作。下圖展示了遙感圖像輻射畸變的形成。

1 輻射誤差

指傳感器在接收來自地面目標物的電磁波輻射能量時，受遙感傳感器本身特性、大氣作用以及地物光照條件（地形影響和太陽高度角影響）等因素的影響，使得遙感傳感器的探測值與地物實際的光譜輻射值不一致，更準確地說就是遙感圖像灰度失真了。
具體來說，衛星的光學透鏡接受到的能量分為3部分（接收到的光的能量，依靠光電轉換，記錄下并給與相應的灰度值，也就是光的能量與灰度值是密切相關的），光的能量主要是目標物的反射光，但也有其鄰近地物的反射光和大氣散射的能量。
這樣遙感傳感器的測量值與地物實際的光譜輻射率就不一致了，所以會造成傳感器產生輻射誤差，即所拍攝的圖像灰度失真，這種現象就叫做輻射畸變。所以后來才有輻射校正的操作。
上面說了那么多就是，我們只是想要目標物體反射回來的能量，因為這個才反映了物體的性質。

2 輻射校正

輻射校正的目的

消除或修正因輻射誤差而引起的圖像畸變。實際是為了獲取地表實際反射的太陽輻射亮度值或反射率。
輻射校正盡可能恢復圖像的本來面目，為遙感圖像的識別、分類、解譯等后續工作奠定基礎。
輻射校正通常包含3個方面，傳感器校正，大氣校正，地形及太陽高度角校正。

2.1 傳感器校正

為了消除傳感器本身所帶來的輻射誤差，并將傳感器記錄的無量綱的DN值轉換成具有實際物理意義的大氣頂層輻射亮度或反射率。

2.1.0 大氣頂層輻射亮度和地表反射的太陽輻射亮度

需要注意的是，大氣頂層輻射亮度或反射率是指輻射通過大氣之后的能量，它并不代表地表輻射亮度或反射率的全部。因為地表反射的太陽輻射亮度或地表反射率在經過大氣之后一定會有所改變。明確這個概念性的區別的主要原因是大氣校正后來就牽扯到這個概念。

2.1.1 相對輻射定標和絕對輻射定標

傳感器校正分為相對輻射定標和絕對輻射定標。
絕對輻射定標是建立DN值與實際輻射值之間的數學函數關系，目的是獲取目標的輻射絕對值。絕對輻射定標得到的是大氣頂層的輻射亮度。計算公式（1）如下：

上式就實現了將DN值轉換為輻射亮度。
那要是想得到反射率呢？反射率和大氣頂層的輻射亮度關系（2）如下：

對照公式（1）我們需要測量的參數有k,c；它們被稱為定標參數。那么如何獲取呢？

獲取到了定標參數就可以直接對DN值進行轉換，獲得更加準確的輻射亮度或者反射率。

2. 2 大氣校正

2.2.0 大氣校正的意義和目的

正如上節提到的那樣，傳感器校正只是得到了更準確的大氣上層輻射亮度，但是反映地物特性是地表反射的太陽輻射亮度。當地表反射的太陽輻射亮度經過大氣的時候，就一定會發生變化。所以為了得到更準確的地表反射的太陽輻射亮度值，我們提出了大氣校正這一步。
大氣校正主要為了消除大氣吸收、大氣散射對輻射傳輸的影響。
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按校正原理來分，大氣校正又分為統計模型和物理模型。大氣校正的方法如下圖所示：

2.2.1 統計模型

統計模型是基于 地表變量和遙感數據的相關關系而建立的，不需要知道圖像獲取是的大氣和幾何條件。具有簡單易行，所需參數較少的優點，但是由于區域之間具有差異性，統計模型只適合用于局部地區，并不具備通用性。

上述的4個統計方法并不存在誰優誰劣的一個定性的結論，只能在特定的圖像中都使用看效果，才能決定誰好誰差。

2.2.2 物理模型

物理模型根據遙感系統的物理規律來建立的，可以通過不斷加入新的知識和信息來改進模型。所需參數較多且通常難以獲得，模型復雜。有點物理模型為提高計算效率會簡化某些過程。
物理模型的理論來源基于以下認知，物理模型認為傳感器的輻射亮度L來自于直接反射L1、鄰近反射L2以及大氣程輻射L3三部分，L =L1+L2+L3。
常用的有MODTRAN模型和6S模型。

2.3 地形及太陽高度角校正

這里要解釋的是，地形及太陽高度角校正是2個不同的校正，并不存在承接的關系，即做完地形校正，未必需要進行太陽高度角校正。

2.3.1 地形校正

地形校正的目的是消除由地形引起的輻射亮度誤差，使坡度不同但是反射性質相同的地物在圖像中具有相同的亮度值。
地形校正主要可以減少遙感圖像中的陰影部分，因為它恢復了光譜信息，但因為陰影的存在會使得圖像的立體感較強，這是視覺上的感受。要想看是否地形校正是否使圖像質量變好了，要看光譜信息是否校正過來了。
通常使用余弦校正法，半經驗C校正進行地形校正。
余弦校正法的公式如下：

2.3.2 太陽高度角校正

太陽高度角校正的目的是通過將太陽光線傾斜照射時獲取的圖像校正為太陽光線垂直照射時獲取的圖像，主要用于比較不同太陽高度角的圖像，消除不同地方不同季節不同時期圖像之間的輻射差異。
也就說所有的遙感圖像經過太陽高度角校正以后都變成太陽光垂直入射所形成的圖像。如下圖所示：

校正的公式要么使用上面一個，要么使用下面一個公式，都能進行太陽高度角校正。

遙感圖像并不是一定要進行太陽高度角校正，只有在觀測一個時間序列的遙感圖像時才有必要進行太陽高度角校正。在這個時間序列期間因為太陽高度角的變化，造成同一場景的遙感圖像間輻射的差異，從圖像看各時間序列內圖像的亮暗有區別。要是不進行太陽高度角變化就無法知道是地形發生了變化還是太陽高度角變化引起的。
但是對單幅圖像也可以進行太陽高度角校正，這樣就可以擯除太陽高度角的影響。
最后貼一張地形校正和太陽高度角校正的光譜圖。

仔細看上圖會發現，2幅圖光譜的走勢幾乎沒變，但是經過太陽高度角校正之后，整個圖像的反射率明顯是增大了。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的遥感图像的辐射畸变与辐射校正的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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