辐射定标

L = F0 cosθ s R(θ s,ϕs ;θv,ϕv )
辐亮度向反射率的转换
反射率： 反射率：地物反射亮度与相同光照条件下的标 准板反射辐亮度之比。 准板反射辐亮度之比。 标准板反射辐亮度为： 标准板反射辐亮度为：
L0 = F0
π
cos θ s
故地物反射率为： 故地物反射率为：
πL(θ s , ϕ s ;θ v , ϕ v ) R(θ s , ϕ s ;θ v , ϕ v ) = F0 cosθ s
TM图像的辐射定标
辐射公式及单位
公式： 公式：
L = DN * G + B
单位： 以前为： 单位： Land 5 以前为： mW
/(cm ⋅ Sr ⋅ µm )
2
2
Land 7 以后为： W /( M ⋅ Sr ⋅ µm ) 以后为： 二者之比为1 二者之比为1：10
广州981222辐的辐射定标公式
电磁辐射与辐射源——地物 电磁辐射与辐射源——地物 ——传感器的几何关系 ——传感器的几何关系
入射辐照度下入射方向是余弦关系 对于水平地面，入射辐照度为： 对于水平地面，入射辐照度为：
F = F0 cosθ s
对单位面积，反射辐亮度与观测射方向也是余弦关系， 对单位面积，反射辐亮度与观测射方向也是余弦关系， 对于水平地面，单位反射辐亮充度为： 对于水平地面，单位反射辐亮充度为：
L = F0 cosθ s cosθv R(θ s,ϕs ;θv,ϕv )
对足够大的地面面积， 对足够大的地面面积，反射辐亮度仅与二向反射率有 如地面为朗伯体且水平， 关；如地面为朗伯体且水平，则任何观测方向上其反 射辐亮度均相等。对于传感器来说， 射辐亮度均相等。对于传感器来说，一般地物均充满 整个瞬时视场，故反射亮度与观测方向不是余弦关系， 整个瞬时视场，故反射亮度与观测方向不是余弦关系， 其反射辐亮度为： 其反射辐亮度为：
行星反射率的计算
太阳辐照度： 太阳辐照度：
E0 cos θ E= d2
行星反射率： 行星反射率：
Rp =
π ⋅ Lλ ) = wb Es (λ ) cos θ
d
wb
为天文单位的日地距离； 为天文单位的日地距离； 为波段宽度。 为波段宽度。
1998年12月22日：
DN值的影响因素 DN值的影响因素
DN：一般光敏原件 DN：一般光敏原件——电流值的离散化 电流值的离散化 CCD——电压值的离散化 CCD 电压值的离散化
DN = f r Lλ A p β ∆λ
2
头孔径，β 瞬时视场， λ 波段宽度 头孔径， 瞬时视场， ∆
A f r 仪器波段响应函数，Lλ 入射光辐照度， p 仪器镜 仪器波段响应函数， 入射光辐照度，
DN = f r Lλ A p β 2 ∆λ
DN Lλ = f r A p β 2 ∆λ
DN值向辐亮度的转换 DN值向辐亮度的转换
通常，遥感器接收到来自目标物的辐射信息后，将 通常，遥感器接收到来自目标物的辐射信息后， 其转为灰度值进行存储，是为了节省空间。 其转为灰度值进行存储，是为了节省空间。 Landsat TM: 0-255 NOAA AVHRR: 0-1023 但是，当我们开展定量分析的时候，就必须重新将 但是，当我们开展定量分析的时候， 其转换回实际物理量。 其转换回实际物理量。
辐反射率/ 辐反射率/辐射温度计算公式
广州981222辐反射率 辐射温度计算公式为： 广州981222辐反射率/辐射温度计算公式为： 辐反射率/ %1=%1*3.14159*0.985^2/(1954*0.07*0.6022)*10 %2=%2*3.14159*0.985^2/(1826*0.08*0.6022)*10 %3=%3*3.14159*0.985^2/(1558*0.06*0.6022)*10 %4=%4*3.14159*0.985^2/(1047*0.14*0.6022)*10 %5=%5*3.14159*0.985^2/(217.2*0.20*0.6022)*10 %6=1260.56/ln(607.76/%6+1) %7=%7*3.14159*0.985^2/(80.29*0.29*0.6022)*10
定标参数的确定
• 定标公式针对何种真实物理量 反射率？ 反射率？ • a是负数时，定标前后图象视觉相反 是负数时， ？ • 定标参数的确定都是对波段的波长积分 响 应 函 数 λ
遥感数据的星上辐射定标
DN值的影响因素 DN值的影响因素 参考光源 地面定标测量 遥感数据的辐射定标——地表辐亮度的计算 遥感数据的辐射定标 地表辐亮度的计算
公式的GAINS/BIASES可从头文件中获取
%1=%1*0.00398-0.0100 %2=%2*0.00964-0.0232 %3=%3*0.00540-0.0078 %4=%4*0.01043-0.0193 %5=%5*0.00235-0.0080 %6=%6*0.05516+1.2378 %7=%7*0.00154-0.0040 TM6的 TM6的GAINS/BIASES 是不变的，为：0.055158 / 1.2378 是不变的，
d = 0.985
热红外波段的辐射定标
根据普朗克公式计算 TM6温度计算公式为： TM6温度计算公式为： T = 温度计算公式为
K2 K1 ln( + 1) Lλ
K1—定标参数，值为：607.76，单位为：W /( M ⋅ Sr ⋅ µm )
2
K2—定标参数，值为：1260.56，单位为：K T单位为K
辐射的偏差问题 定标参数的确定与获取 辐射定标的种类 DN值向辐亮度的转换 DN值向辐亮度的转换
辐射的偏差问题
传感器性能（半导体材料性能） 传感器性能（半导体材料性能）的不稳定性 工作过程中电压的起伏 数据的储存
辐射定标的种类
根据定标参数获取的途径和时间，可以分为： 根据定标参数获取的途径和时间，可以分为： • 发射前定标（prelaunch）：卫星发射前在地面上对仪 发射前定标（prelaunch）： ）：卫星发射前在地面上对仪 器进行反复定标 • 机（星）上定标（on-board）：在仪器扫描过程中根据 上定标（on-board）：在仪器扫描过程中根据 ）： 参考的标准灯光和阳光光源进行定标 • 地面目标物定标：获取卫星数据过程中，在典型地区 地面目标物定标：获取卫星数据过程中， 地物单一，具有朗伯体性质，如沙漠、清洁湖面等） （地物单一，具有朗伯体性质，如沙漠、清洁湖面等） 进行同步光谱测量， 进行同步光谱测量，然后用地面光谱数据对卫星遥感数 据进行定标
参考光源
地面定标测量
遥感数据的辐射定标
确定响应函数，求出遥感数据DN值与入射光强的函数 确定响应函数，求出遥感数据DN值与入射光强的函数 DN 关系， DN值转化为入射光辐亮度 值转化为入射光辐亮度。 关系，将DN值转化为入射光辐亮度。 内部参考光源与外部参考光源相结合进行定标 地面测量相结合进行定标
地学遥感实习
辐射定标与校正
邓孺孺教授
中山大学地理学院 遥感与地理信息工程系
辐射校正
一、辐射定标 二、辐射纠正
calibration） 一、辐射定标（calibration） 辐射定标指将接收的遥感数据， 辐射定标指将接收的遥感数据，通常是灰度 DN） 转换成实际的物理量（ （DN）值，转换成实际的物理量（如辐射 亮度、反射率等）。 亮度、反射率等）。
线形定标公式
定标过程一般采取线形公式进行转换： 定标过程一般采取线形公式进行转换： L = a*DN + b a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 L
线形区域
DN
二、辐射纠正—反射率 辐射纠正— 的计算
电磁辐射与辐射源——地物 电磁辐射与辐射源——地物——传感器的几何 地物——传感器的几何 关系 水平地面的假设 山地辐射纠正 辐亮度向反射率的转换
式中除10为将单位由 式中除10为将单位由 mW /(cm ⋅ Sr ⋅ µm ) 转化为 W /( M ⋅ Sr ⋅ µm )
2
2
实际操作
计算出各波段的反射辐亮度 计算出各波段的行星反射率 对比地物反射辐亮度与行星反射率 请考查计算后各典型地物反射率的特点， 请考查计算后各典型地物反射率的特点，并 分析原因