辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念

辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念

作为初学者，容易将这几个概念搞混。为了较好地理解这几个概念，先介绍一下相关的术

语 terminology。

DN值（Digital Number ）：遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值。无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等相关。反映地物的辐射率radiance

地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo

表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。英文表示为：apparent reflectance

4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。因此行星反射率就是表观反射率。英文表示：planetary albedo，

辐射校正VS. 辐射定标

辐射校正：Radiometric correction 一切与辐射相关的误差的校正。

目的：消除干扰，得到真实反射率的数据。干扰主要有：传感器本身、大气、太阳高度角、地形等。

包括：辐射定标，大气纠正，地形对辐射的影响

辐射定标：Radiometric calibration 将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。

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

方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标

不同的传感器，其辐射定标公式不同。L=gain*DN+Bias

在ENVI4.8中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块(只能对一个波段进行辐射定标)

大气校正：Atmospheric correction 将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率

目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

分类：统计型和物理型

目前，遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的结果可以分为2种：

∙绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。

1. 基于辐射传输模型

wMORTRAN模型

wLOWTRAN模型

wATCOR模型

w6S模型等

2.基于简化辐射传输模型的黑暗像元法

3.基于统计学模型的反射率反演

∙相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。

1. 基于统计的不变目标法

2. 直方图匹配法等。

方法的选择问题，一般而言：

1、如果是精细定量研究，那么选择基于基于辐射传输模型的大气校正方法。

2、如果是做动态监测，那么可选择相对大气校正或者较简单的方法。

3、如果参数缺少，没办法了只能选择较简单的方法了。

在ENVI中，Basic tools-preprocessing-calibration utilities-FLAASH

几何校正VS. 正射校正

• 几何校正：纠正系统和非系统因素引起的几何畸变。

• 图像配准（Registration）：同一区域里一幅图像（基准图像）对另一幅图像校准，以使两幅图像中的同名像素配准。

• 图像纠正（Rectification）：借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。又叫地理参照（Geo-referencing）

• 图像地理编码（Geo-coding）：特殊的图像纠正方式，把图像矫正到一种统一标准的坐标系。

• 图像正射校正（Ortho-rectification）：借助于地形高程模型（DEM），对图像中每个像元进行地形的校正，使图像符合正射投影的要求。

几何校正：利用GCP纠正各种因素引起的几何变形，对影像进行地理坐标定位，获得真实坐标信息。主要包括：空间像元位置的变换和变换后像元亮度值的计算。

正射纠正：目的是消除地形的影响或是相机方位引起的变形等，生成平面正射影像的处理过程。

ENVI中进行正射校正的的条件：影像数据、需要参数PRC（rational polynomial coefficients）或RMS(replacement sensor model)、高程信息（DEM或平均高程）、地面控制点（可选），Geoid(影像数据获取地的大地水准面和平均海拔面的高程差)。

Map->Orthorectification

几何校正分为不同级别，正射校正可以说是几何校正的最高级别。我们一般所说的几何校正是消除因大气传输、传感器本身、地球曲率等因素造成的几何畸变，主要纠正或者赋予影像平面坐标。正射校正除了进行常规的几何校正的功能外，还要根据DEM来纠正影像因地形起伏而产生的畸变，会给图像加上高程信息。

最后，流程顺序：辐射定标——大气校正——几何校正——正射校正