文章目錄

• 前言
• 一、基本概念
• 二、輻射校正
• 三、輻射定標
• 四、大氣校正
• • 1.是否需要大氣校正
  • 2.大氣校正模型
• 五、參考鏈接

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前言

完整的輻射校正包括遙感器校準、大氣校正、太陽高度和地形校正。本文主要介紹輻射校正基本概念及區分輻射校正、輻射定標、大氣校正。

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一、基本概念

• DN（Digital Number）值：像元亮度值，記錄地物灰度值，即傳感器得到的數字測量值。無單位（非物理量），整數。其大小與傳感器的輻射分辨率、地物發射頻率、大氣透過率、散射率有關，反映地物輻射率。
  
  【注】相同傳感器，量化系統不同，DN值不同。

• 輻射率（Radiance），也叫輻射亮度值，某一面積的輻射能量的總和，是輻射定標結果之一。

• 反射率（Reflectance）：物體表面反射的輻射量/接收的輻射量，[0,1]，為存儲方便通常擴大某一倍數（如MODIS擴大10000倍）。
  包括：大氣表觀反射率：飛行在大氣層外的傳感器量測的反射率，包括云層、氣溶膠、大氣的貢獻，由輻射亮度定標參數、太陽輻照度、太陽高度角、成像時間等來計算。

• 表觀反射率：大氣層頂的反射率，輻射定標的結果之一。（大氣表觀反射率，簡稱表觀反射率，又稱視反射率）。

• 地表反射率（地物真實反射率）：由輻射亮度圖像計算得到，計算模型如輻射傳輸模型（去除云、大氣、臨近地物的影響）。

二、輻射校正

輻射校正：圖像數據中依附在輻射亮度里的各種失真（噪聲）的過程。

完整的輻射校正包括：遙感器校準、大氣校正，以及太陽高度和地形校正。

遙感圖像輻射校正的數據流程：

• 遙感器校準
  遙感器校正（定標）是將遙感器所得的測量值變換為絕對亮度值（絕對定標）或變換為與地表反射率、地面溫度等物理量有關的相對值（相對定標）的處理過程。定標是遙感定量化的前提。

• 太陽高度和地形校正
  為了獲得每個像元真實的光譜反射，經過遙感器和大氣校正的圖像還需更多的外部信息進行太陽高度和地形校正。 此過程目前較少涉及。

• 大氣校正
  大氣校正是遙感影像輻射校正的主要內容，其前提是輻射定標。大氣校正的目的是消除大氣和光照等因素對地物反射的影響。

下面重點介紹輻射定標和大氣校正。

三、輻射定標

輻射校正、輻射定標與大氣校正的關系：

（1）輻射定標：將記錄的原始DN值轉換為表觀反射率；將圖像的亮度灰度值轉換為絕對輻射亮度。
（2）大氣校正：將輻射亮度或者表面反射率轉換為地表實際反射率；消除大氣散射、吸收、反射引起的誤差。

DN值與輻射亮度值的轉換公式：

k和c可從遙感數據頭文件中讀取，并假設它們在遙感使用期內固定不變，實際它們會隨時間有很小的衰減。

四、大氣校正

1.是否需要大氣校正

是否進行大氣校正，取決于問題本身、可以得到的遙感數據的類型的歷史與當前實測大氣信息的數據和遙感數據中提取生物物理信息所要求的精度。

（1）可以忽略遙感數據的大氣影響

• 對某些分類和變化檢測而言，大氣校正并不是必須的。
• 用最大似然法對單時相遙感數據進行分類，通常就不需要大氣校正。只要影像中的用于分類的訓練數據具有相對一致的尺度，大氣校正與否就對分類精度幾乎沒有影響。

（2）一般需要進行大氣校正

• 從水體或植被中提取生物物理變量(如：水體中的葉綠素a、懸浮泥沙、溫度；植被中生物量、葉面積指數、葉綠素、樹冠郁閉百分比)時，就必須對遙感數據進行大氣校正。如果數據未經校正，就可能會丟失這些重要成分的反射率(或出射率)的微小差別信息。
• 如果需要將某景影像中提取的生物物理量(如：生物量)與另一景不同時相影像中提取的同一生物量相比較，就必須對遙感數據進行大氣校正。
  

2.大氣校正模型

（1）定義

大氣校正實質：將輻射亮度或者表面反射率轉換為地表實際反射率。

（2）大氣校正模型

大氣校正模型大致可以歸納為：

• 基于圖像特征模型
• 地面線性回歸經驗模型
• 大氣輻射傳輸理論模型

目前常用的大氣輻射傳輸模型有MODTRAN（moderate resolution transmission）、6S（second simulation of the satellite signal in the solar spectrum）以及ACTOR（atmospheric and topographic correction）。

（3）大氣校正分類

大氣校正可以分為絕對校正和相對校正。

• 絕對校正：常用方法包括MODTRAN和6S；
• 相對校正：常用方法包括直方圖調整法、暗目標法、固定目標法；

這里暫時不做探討，主要理解輻射校正的流程及輻射定標、大氣校正的關系。后期利用ENVI進行FLAASH大氣校正。FLAASH大氣校正使用了 MODTRAN 4+ 輻射傳輸模型的代碼，基于像素級的校正，校正由于漫反射引起的連帶效應，包含卷云和不透明云層的分類圖，可調整由于人為抑止而導致的波譜平滑。

FLAASH可對Landsat, SPOT, AVHRR, ASTER, MODIS, MERIS, AATSR, IRS等多光譜、高光譜數據、航空影像及自定義格式的高光譜影像進行快速大氣校正分析。能有效消除大氣和光照等因素對地物反射的影響，獲得地物較為準確的反射率和輻射率、地表溫度等真實物理模型參數。

總結：

• 輻射亮度值與DN的關系：
  
• 反射率與輻射亮度值的關系：
  
  

五、參考鏈接

輻射定標、大氣校正：https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/83545582

遙感圖像預處理-大氣校正：https://blog.csdn.net/qq_36213352/article/details/88071802

《遙感應用分析原理與方法》——趙英時

遙感圖像預處理：https://zhuanlan.zhihu.com/p/56646172

總結

以上是生活随笔為你收集整理的理解辐射校正、辐射定标、大气校正关系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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