ENVI+遥感图像的辐射定标.doc

实验：遥感图像的辐射定标1. 实验目的与任务： （1）了解辐射定标的原理；（2）使用 ENVI 软件自带的定标工具定标（3）学习使用波段运算进行辐射定标2. 实验设备与数据：设备：遥感图像处理系统数据：焦作 2004年 3-7 和 4-8 数据【备注： 当 ENVI 第一次打开一个文件，它需要关于文件特征的特定信息通常，这些信 息存储在与图像文件同名的一个独立的文本头文件， 但是文件扩展名为 .hdr 若文件打开 时没有找到 ENVI 头文件，你必须在 Header Information 对话框中输入一些基本的参数 .另外一些数据格式没有 .hdr 文件也能自动打开这些格式包括： TIFF 、 GeoTIFF、 GIF、 JPEG、 BMP、 SRF、 HDF、 PDS、 MAS-50 、 NLAPS 、RADARSAT 和 AVHRR 关于 ENVI 的一些基本知识 ,我们就介绍到这里 ,如果想了解更多的 ,请参考用户手册和 ENVI 中的 HELP. 】下面是关于 ENVI 的一些具体应用 .3 辐射定标的过程拿到一幅原始图像 ,我们先要进行辐射定标 ,目的是把图像上的 DN 值转为 辐亮度 或者是反射率（即 辐射定标 ） .另外通过大气纠正 ,我们可以消除一些大气的干扰（即 大气校正 ） .本实验主要学习辐射定标。

辐射定标的结果可以是表观辐亮度（ L ），也可以是表观反射率（P大气校正部分，感兴趣的同学可以自己去关注 6S或者其它 大气校正的软件一般有两种方式：第一种：利用计算公式，在ENVI中利用band math （波 段运算）计算辐亮度或者反射率； 第二种：利用 ENVI 自带的对 TM 的定标工具， 进行定标，获取辐亮度或者反射率第一种方法：利用计算公式，通过 ENVI 的波段运算进行定标：1）计算 表观辐亮度 的公式：radiance= （（ lmax-lmin ） /（ qcalmax-qcalmin ） * （ qcal-qcalmin ） +lmin其中：radiance -表观辐亮度qcal DN （也就是影像数据本身） ；lmax 和 lmin 是从参数表中查询；qcalmax 是 DN 值的最大值，对于 TM 是 8bit 来说， qcalmax=255；Qcalmin 是 DN 值的最小值，一般为 0所以上面的公式针对 TM 数据可以简写成：radiance= ((Imax-lmin ) /qcalmax) *qcal + Imin 即:s =zlmaxa_^x^|+lmiNa\ hf cal max /上面的这个公式还可以进一步简化为:Radiance = gain 弱 DN + ofTset两个公式比较，可以看出，公式的中字母的对应关系。

注意：公式中需要的数据，可以通过后面的表格中查询获取！2)表观反射率的计算2P = n*L*d / (ESUN*cos ( 9))其中p为表观反射率；L为上一步计算出来的表观辐亮度；d为日地距离，这个数据通过下面的表格中获取；ESUN为大气层外的太阳辐射，也可以说是传感器接收处的太阳辐射9为太阳天顶角这个可以通过影像的元数据获取)关于辐亮度和反射率的计算，举例说明如下：例如：我们把2004年四月份的TM图像第3波段的DN值转化为表观辐亮度运用公式：1) 表观辐亮度的计算：radiance= ((lmax-lmin) / (qcalmax-qcalmin) * (qcal-qcalmin) +lminqcal——DNhigh gain : b3 lmax=264 , Imin=-1.17 (这些数值都是从下面给出的表中获得)把这些数据都带入上面的公式之后变成，计算获得： L3=1.039880*b3-1.17注意：这里面的B3就是波段3的每个像元的数值，也就是DN值只要在波段运算 的公式中输入上面这个公式，然后 b3选择波段三就可以记得得到表观辐亮度的一副影像数据2) 表观反射率的计算：p n*L*d 2/ ( ESUN*cos ( 9))L----radia nee 9=42.43 d=0.9909 n=3.1415ESUN : 1554 (b3 的 ESUN 是 1554,查表获取)把数据带入上面公式就可以计算得到 p表观反射率数据。

当然计算表观反射率的时候，可以把 1)和2)的这两个公式可以合并成为一个，如下的计算：p3= n*L3*d 2/ (ESUN*cos ( 9))=3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909A2/(1554*(cos42.43))=3.1415* (1.039880 *b3-1.17)* 0.9909人2/(1554*0.7381)以上是公式的推导，下面是对结果的计算，以 p3= 3.1415* (1.039880 *b3-1.17)* 0.9909人2/(1554*0.7381)为例，说明波段运算:可以看出，要想获得表观反射率数据 p3,只需要带入b3的数据就可以，b3就是波段3的DN值；实施运算：Basic tools > band math，输入运算式：［宴 Rand MathTrevi ous Band With ExpressiSave |Ke±l4fe |d>fiajFDelateEnt百t141^* (1.0391300*1^" 1.17J* 0.9S09s2/tl5Eiudd to ListOK Kolp然后指定B3是指哪个波段的数据，如下图:3 Variables： to Bandfi Pairings■ 凶|Fairing pairing ［简明英汉词: L'pserln： 配对［偶1 (樓子等减对E 甸1 BJEDS4- 4-1□ Band 1 冋乾 00(H) -□ Band 2 CM.OOM)口 Butd 3 曲品.OCOO) -匚 Eand 4 曲37.0000)口 E«td s (1&49. oma).ra..™ Mr T“ 專 cSputial | |Full SctueOutput s.ul t to 柠 Fi.l« 广 Iflan aryEnter Output Fileniuie-I | — CompressOK Queue I Cancel | Help I Clear对于其它波段只要知道相关的参数，可以用同样的方法作简单的定标其中关于TM图像的一些参数如下：Model:Chinee Spectrum CHKURBandLandsat 4Landsat 511957195721025182631557155441Q3310365214 9215.07807280,67TABLE II7M Solar ExoAiytosPHERic Spectil^l Ire_\d:.42：cesUnit軟 ESUH 士DOYDistanceOOYDistance□OYDistance10 98321211.Q0762A21.0092150^8361351.01092581.0057320.90531521.0142741 0011460 9B781661.01582BS0 9972€00.99091&21.01675050 9925740 99451961.01653190.9692910 99932131.01493350 9861061,00332271.01263490 9843DOY- Day cf Year Julian Day}3650.9833TABLE HIEarth-Sln Distance 点 AstronomicalTABLE IL-5 IM POSTCALIBELAnON DYNAMK RANGES FOR US. PROCESSED MAPS DAIASpectral Radiances, LMtNx and LMAX^in W^m^sr.jtm)ProcessingDateFrom March 1h 19B4After May 显 2003To May 4h 2003BandLM|NXLMAXx®rei£3lrtjLMINXLMAXj.1-1.52152.100.602431-1.52d 52193.00762824-1.522-2.84296.811.175100-2.84 1■2.84365.01.442510-2.B43-1.17204.300.805765^1J7pi,17264.0| V039880n.1.174-1.51206.200.814549-1.51-V51 1221.00.872588-1.515-0.3727.190.108078-0J7-0.37M20119882-0.3761.2378153030.055158i 1,23781.237315.3030.0551561.23787-0.1514.380 056980*0 J5-0.1516.50.065294•0T5F面是对于ETM+的参数:Table 11.2 ETM+ Spectral Radiance Range watts/(meter squared * ster * m) 卩Before July 1, 2000After July 1, 2000BandLow GainHigh GainLow GainHigh GainNumberLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAX1-6.2297.5-6.2194.3-6.2293.7-6.2191.62-6.0303.4-6.0202.4-6.4300.9-6.4196.53-4.5235.5-4.5158.6-5.0234.4-5.0152.94-4.5235.0-4.5157.5-5.1241.1-5.1157.45-1.047.70-1.031.76-1.047.57-1.031.0660.017.043.212.650.017.043.212.657-0.3516.60-0.3510.932-0.3516.54-0.3510.808-5.0244.00-5.0158.40-4.7243.1-4.7158.3Table 11.3 ETM+ Solar S。