高光谱遥感第三章

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1、第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正成像光谱仪定标成像光谱仪定标大气辐射传输理论大气辐射传输理论高光谱遥感图像大气辐射校正高光谱遥感图像大气辐射校正高光谱遥感图像几何校正高光谱遥感图像几何校正第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正1 1 成像光谱仪定标成像光谱仪定标 成像光谱仪定标的目的：成像光谱仪定标的目的： 建立成像光谱仪每个探测元件输出的数字量建立成像光谱仪每个探测元件输出的数字量化值（化值（DNDN）与它所对应视场中输出辐射亮度值之）与它所对应视场中输出辐射亮度值之间的定量关系。间的定量关系。第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正 成像光谱仪的定标有三个阶段的定标仪器实验室定标机上或星上定

2、标场地定标第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正（1）实验室定标）实验室定标 光谱定标光谱定标 - 确定成像光谱仪每个波段的确定成像光谱仪每个波段的 中心波长和宽度中心波长和宽度 辐射定标辐射定标 相对定标相对定标 绝对定标绝对定标第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正 相对定标相对定标 确定场景中各像元之间、各探测器之间、各确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱段之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。波谱段之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。 绝对定标绝对定标 通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值（像光谱仪入瞳处的光谱辐

3、射亮度值（L L）与成像光）与成像光谱仪输出的数字量化值（谱仪输出的数字量化值（DNDN）之间的定量关系。）之间的定量关系。第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正 OMIS OMIS成像光谱仪的成像光谱仪的辐射定标：采用千辐射定标：采用千瓦级的瓦级的石英卤灯石英卤灯供供应固定电流和电压，应固定电流和电压，采用采用标准反射板标准反射板对对瞬时视场角进行测瞬时视场角进行测量，用已知的由标量，用已知的由标准板反射到视场的准板反射到视场的辐射强度与仪器测辐射强度与仪器测量得到的数值比值量得到的数值比值来计算辐射定标系来计算辐射定标系数。数。 第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正（2）机上和星上定标）机上

4、和星上定标 必要性：运行环境的变化和器件老化必要性：运行环境的变化和器件老化 一般采用内定标的方法，即辐射定标源、光标一般采用内定标的方法，即辐射定标源、光标光学系统都在飞行器上光学系统都在飞行器上第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正AVIRISAVIRIS在每个扫描行的在每个扫描行的开始和结束都要对定开始和结束都要对定标器进行测量。该机标器进行测量。该机上的定标系统是由一上的定标系统是由一个硅探测器反馈电路个硅探测器反馈电路控制稳定的石英卤灯。控制稳定的石英卤灯。测量的定标数据包括测量的定标数据包括一个亮信号、一个暗一个亮信号、一个暗信号和两个光谱信号，信号和两个光谱信号，用来监测仪器辐射性

5、用来监测仪器辐射性能。能。第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正（3 3）场地定标）场地定标 原理：机载或星载成像光谱仪飞越辐射定标场原理：机载或星载成像光谱仪飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择若干像元区，测量成地上空时，在定标场地选择若干像元区，测量成像光谱仪对应的地物的各波段成像反射率和大气像光谱仪对应的地物的各波段成像反射率和大气光谱等参量，并利用大气辐射传输模型等手段给光谱等参量，并利用大气辐射传输模型等手段给出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后确定它与成像光谱仪对应输出的输出的数字量化确定它与成像光谱仪对应输出的输出的数字量化值的数量

6、关系，求解定标系数，并估算定标不确值的数量关系，求解定标系数，并估算定标不确定性。定性。第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正（3 3）场地定标）场地定标辐射校正场包括辐射校正场包括敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场；敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场；辐射标准和设备定标实验室；辐射标准和设备定标实验室；光学特性和环境参数观测实验室；光学特性和环境参数观测实验室；辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正（3 3）场地定标）场地定标辐射校正场包括辐射校正场包括敦敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场；辐射标准和设备定标实验室；光学特性和

7、环境参数观测实验室；辐射校正资料处理、存档和信息服务实验室第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正各光谱带的辐射亮度值的计算公式各光谱带的辐射亮度值的计算公式：1122(cos)tppLE TLTL 12p12-T-T -L-L-pE大气外界太阳光谱辐照度飞机飞过地面场地时刻的太阳天顶角整层大气透过率飞机 地面间的大气透过率大气外 地面的程辐射地面反射率飞机 地面间的程辐射第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正- () ()增益系数 ， 暗电流tDN bLaab机载成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度值机载成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度值L Lt t与机载成像光

8、谱仪扫描地面地面定标场地时输出数与机载成像光谱仪扫描地面地面定标场地时输出数字量化值字量化值DNDN之间的数值关系之间的数值关系第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正场地定标常用方法：场地定标常用方法： - 反射率法反射率法 - 辐亮度法辐亮度法 - 辐照度法辐照度法第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正发射率法发射率法在卫星遥感器过顶时同步测量地面目标在卫星遥感器过顶时同步测量地面目标反射率因子和大气光学参量，然后利用辐射传输反射率因子和大气光学参量，然后利用辐射传输模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值。模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值。辐亮度法辐亮度法主要采用经过严格光谱与辐射标定的辐主要采用经过

9、严格光谱与辐射标定的辐射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几何射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几何相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作为已知量，去标定飞行中卫星遥感器的辐射量，为已知量，去标定飞行中卫星遥感器的辐射量，从而实现卫星遥感器的标定。从而实现卫星遥感器的标定。辐照度法辐照度法利用地面测量的向下漫射与总辐射度值利用地面测量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥感器高度的表观反射率，进而确定来确定卫星遥感器高度的表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度。出遥感器入瞳处辐射亮度。第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正三种场地定标法的优缺点

10、比较三种场地定标法的优缺点比较投入的测试设备和获取的测量数据相对较少。省工、省物且满足精度要求飞机飞行高度越高大气校正就越简单精度也就越高由于利用地面测量的大气漫射和总辐射之比来描述大气气溶胶的散射特性，故减少了反射率法中由于气溶胶光学特性参量的假设而带来的误差要对大气气溶胶的一些光学特性参量做假设为精确进入大气校正还需要反射率法的全部数据，该方法投入的设备、资金和人力相对较多测量数据相对较多，漫射和总辐射之比的测量在高纬度地区对精度由较大影响第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正2 2 大气辐射传输理论大气辐射传输理论 - -大气对遥感辐射传输的影响大气对遥感辐射传输的影响大气散射与吸收对下行

11、辐射与遥感器接受的大气散射与吸收对下行辐射与遥感器接受的上行辐射的光谱特性造成深刻的影响；上行辐射的光谱特性造成深刻的影响；大气的散射与辐射光波长有密切关系，对短大气的散射与辐射光波长有密切关系，对短波长的散射与长波长的散射要强的多，分子散射波长的散射与长波长的散射要强的多，分子散射的强度与波长的四次方成反比；的强度与波长的四次方成反比；气溶胶的散射强度随波长的变化与粒子尺度气溶胶的散射强度随波长的变化与粒子尺度分布有关；分布有关； 第三章 高光谱遥感图像辐射与几何校正大气辐射传输方程大气辐射传输方程 到达遥感器处总的上行辐射为：到达遥感器处总的上行辐射为：向上散射的程辐射地表对天空光的反射射