大气校正作业介绍

鉴于 COST模型的遥感影像大气辐射校订
姓名：彭菲
学号：
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
鉴于 COST 模型的遥感影像大气辐射校订
一、 COST 模型基来源理
COST 观点模型归纳为三个步骤:
1、将遥感器记录的DN 值变换为遥感器的光谱辐射值，即依据遥感器的增
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。

因为传感器
性能的老化，以上参数也在改变。

假如没有Gain 和 Bias 的数据。

辐射亮度也可以用下边的公式计算：
L max L min
* (QCAL QCAL min ) L min (2)
L
QCAL min
QCAL max
公式 2 中，QcaL 为某一像元的 DN 值，即 QCAL=DN 。

QCALmax 为像元能够取的最大值 255。

QCALmin 为像元能够取的最小值。

假如卫星数据来自LPGS(The level 1 product generation system)，则 QCAL=1(Landsat-7 数据属于此类型 )。

假如卫星数据来自美国的NLAPS( National Landsat Archive Production System )，则 QCALmin=0 (Landsat-5 的 TM 数据属于此种类 )。

依据以上状况，关于Landsat-7 来说，能够改写为 (QCALmin=1) ：
L L
m a x
L
m i n* (DN 1) L m i n (3) 254
关于 Landsat-5来说，能够改写为 (QCALmin=0) ：
L L
max
L
min* DN L min (4) 255
2、遥感器的光谱辐射值变换成遥感器的相对反射值；
Lhazel= LI,min-LI,1%(Chavez,1996)(5)
此中： 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变换算式为：
LI,min ＝LMINI+QCAL× (LMAXL-LMINL)/QCALMAX (6)
此中： QCAL ——每一个波段最小 DN值； QCALMAX ＝255； 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威望部门按期宣布信息中获取。

黑体辐射值 LI,1% 的变换算式：
LI,1%=0.01*ESUNI*COS 2(SZ)/( *D 2) (7)
LI,1% ———假定黑体反射率为1%各波段的黑体辐射值。

3、除去因大气汲取和散射造成的大气影响，即大气校订，同时计算地理表面
像元相对反射率。

COST大气纠正观点模型以下：
原始DN值星上辐射转
换大气校订地球表面象
元反射值
TM 数据地面反射率反演的数学模型（Chaves，1996）可综合表达为：ρ=π×D2×(LsatI-LhazeI)/（ESUNI × COS2(SZ) ）（8）
此中 :ρ —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 —大气顶层的太阳均匀光谱辐射 ,即大气顶层太阳辐照度 ;SZ—太阳天顶角。

二、遥感影像基础数据
1、本次作业选择遥感影像基本状况以下：
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；
均匀云量： 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
LMAX_BAND6 = 15.303
LMIN_BAND6 = 1.238
LMAX_BAND7 = 16.500
LMIN_BAND7 = -0.150
QCALMAX_BAND1 = 255.0 （其余波段同）
QCALMIN_BAND1 = 1.0 （其余波段同）
SUN_ELEVATION = 38.6535566
有关参数 :日地天文单位距离 D=1 - 0.01674 cos(0.9856×(JD-4)×π /180); JD 为遥感成像的儒略日 ,经过儒略日计算公式获取 ;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取 ;大气顶层太阳辐照度 (ESUNI) 从遥感威望单位按期测定并宣布的信息中获取，以下：
大气层顶均匀太阳光谱辐照度 ESUN(W ˙m-2-sr-1˙μm-1)，采用
Landsat-5 ESUN 数据
Band 波段 1 2 3 4 5 7 Landsat-5 ESUN 1957 1826 1554 1036 215 80.67 Landsat-7 ESUN 1969 1840 1551 1044225.782.07 从遥感数据的文件中获 Landsat-5 TM 各反射波段的 Lmax 和 Lmin (W ˙
m-2-sr-1˙μm-1)以下：
波段 Band Lmin Lmax
1 -1.520 193.000
2 -2.840 365.000
3 -1.170 264.000
4 -1.510 221.000
5 -0.370 30.200
6 -1.238 15.303
7 -0.150 16.5000
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，翻开网页后，进行登岸，搜寻乌鲁木齐遥感图，选择一景有2011 年数据的图像下载。

2、图像数据办理
（ 1）把下载下来的影像图进行解压后，找到寄存影像信息的txt 文件，以下
，翻开后找到该影像的基础数据。

（2）经过 COST 模型，将基础数据进行运算，获取最后波段运算要输入的一元一次方程。

获取结果以下：
ρ1=0.005397202*b1+0.029483529
ρ2=0.044287858*b2+0.121353414
ρ3=0.084748572*b3-0.000547678
ρ4=0.190020277*b4+0.4115151
ρ5=0.196793595*b5+2.015212045
ρ7=0.411687488*b7+3.688088137
（3）翻开 ENVI 软件（ File-Open Image File），经过得出的数据进行波段运算（Basic Tools-Band Math），输入并增添得出的一元一次方程，定义使用该方程的波段，输出经过该模型校订获取的校订图。

详细流程以下。

四、结果展现
以下结果依据波段1-7 的次序挨次摆列，此中波段 6 缺失：
校订前后成效以下列图，以波段 2 为例：
五、结论：
总之，下载的遥感影像图在经过COST 模型的校订后，反演结果会更靠近实质，并且明显加强了图像清楚度，提升了视觉成效，利于遥感信息提取和专题解译。