ENVI+遥感图像的辐射定标

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 A VHRR 。 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(ρ) 。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=（（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 ）+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））

=3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909^2/(1554*(cos42.43)) = 3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909^2/(1554*0.7381)

以上是公式的推导，下面是对结果的计算，

以ρ3= 3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909^2/(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ρ3，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：

然后指定B3是指哪个波段的数据，如下图：

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:

下面是对于ETM+的参数：

第二种方法. 用户ENVI 中的工具进行辐射定标 所使用的工具如下图所示：

打开之后，需要输入参数，如下图所示。这些参数是从所用遥感影像的元数据中获取。元数据你可以上网查。