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HeaderInformation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AVHRR。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bandmath（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）+lminqcal-----DNhighgain：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----radianceθ=42.43。d=0.9909π=3.1415ESUN：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：Basictoolsbandmath，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：Table11.2ETM+SpectralRadianceRangewatts/(metersquared*ster*µm)BandNumberBeforeJuly1,2000AfterJuly1,2000LowGainHighGainLowGainHighGainLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAX1-6.2297.5-6.2194.3-6.2293.7-6.2191.62-6.0303.4-6.0202.4-6.4300.9-6.4196.53-4.5235.5-4.5158.6-5.0234.4-5.0152.94-4.5235.0-4.5157.5-5.1241.1-5.1157.45-1.047.70-1.031.76-1.047.57-1.031.0660.017.043.212.650.017.043.212.657-0.3516.60-0.3510.932-0.3516.54-0.3510.808-5.0244.00-5.0158.40-4.7243.1-4.7158.3Table11.3ETM+SolarSpectralIrradiancesBandwatts/(metersquared*µm)11969.00021840.00031551.00041044.0005225.700782.0781368.000Table11.4Earth-SunDistanceinAstronomicalUnitsJulianDayDistanceJulianDayDistanceJulianDayDistanceJulianDayDistanceJulianDayDistance1.983274.99451521.01402271.0128305.992515.983691.99931661.01582421.0092319.989232.98531061.00331821.01672581.0057335.986046.98781211.00761961.01652741.0011349.984360.99091351.01092131.0149288.9972365.9833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。