辐射定标及波段运算遥感实验二

测绘与海洋信息学院

《遥感原理与应用技术A》

实验报告

实验名称：遥感图像的辐射定标

姓名：

学号：

班级：

指导教师：

日期：2018-4-8

地理信息系统实验室

2017-2018学年第二学期

一、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。

二、试验设备与数据

设备：遥感图像处理系统

数据：焦作2004年3-7和4-8数据

三、辐射定标原理及目的

目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。

原理：辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值DN转化为绝对辐射亮度的过程，或者转化为与地表反射率、表面温度等物理量有关的

相对值的处理过程。

四、实验过程

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(ρ) 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=（（lmax-lmin）/qcalmax））*qcal + lmin 即：

上面的这个公式还可以进一步简化为：

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

ρ =π*L*d2/（ESUN*cos（θ））

其中ρ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;

θ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年三月份的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）+lmin

qcal-----DN

high gain：b3-------lmax=264，lmin=-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：

ρ=π*L*d2/（ESUN*cos（θ））

L----radiance θ=42.43。d=0.9909 π=3.1415

ESUN：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ρ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：

ρ3=π*L3*d2/（ESUN*cos（θ））

所以我们在计算中运用1)和2)两个公式合并之后的计算表观反射率

的公式：ρ =π*（（lmax-lmin）/255*qcal+lmin） *d^2/（ESUN*cos

（θ））

1.打开焦作2004年3-7数据，计算表观辐亮度.打开bandmath。

2.根据公式及所给表中的数据，可以得出计算式如下：

L=（（lmax-lmin）/255）*b+lmin

L1=(193.0+1.52)/255*b1－1.52

ρ1=3.1415*（L1）*0.9909^2/(1957*cos（θ）)

L2=(365.0+2.84)/255*b2－2.84

ρ2=3.1415*(L2)*0.9909^2/(1826*cos（θ）)

L3=(264.0+1.17)/255*b3－1.17

ρ3=3.1415*(L3)*0.9909^2/(1554*cos（θ）)

L4=(221.0+1.51)/255*b4－1.51

ρ4=3.1415*(L4)*0.9909^2/(1036*cos（θ）)

L5=(30.2+0.37)/255*b5－0.37

ρ5=3.1415*(L5)*0.9909^2/(215.0*cos（θ）)

L7=(16.5+0.15)/255*b7－0.15

ρ7=3.1415*(L7)*0.9909^2/(80.67*cos（θ）)

其中cos值为0.7831，

3.打开BandMath输入公式，分别将上述六个公式输入bandmath中，点

击OK进行保存，并选择要保存的对应波段。文件名称分别为b11,b12…,六个波段的计算公式及定标之后的图像如图所示：