高光谱遥感3.pdfVIP

三、高光谱遥感图像辐射与几何校正 3.1 成像光谱仪定标 3.2 大气辐射传输理论 3.3 高光谱遥感图像大气辐射校正 3.4 高光谱遥感图像几何纠正 3.1 成像光谱仪定标 • 辐射定标：相对定标和绝对定标 • (1)相对辐射定标就是为了校正遥感器中各 个探测器元件响应度差异而对卫星遥感器 测量到的原始数字计数值进行归一化的一 种处理工作； • (2)绝对辐射定标是通过各种标准辐射源， 在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光 谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数 • 字量化值之间的定量关系。 • 成像光谱仪的绝对辐射定标: • 建立成像光谱仪每个探测元件输出的数字量化值与 它所对应视场中输出辐射亮度值之间的定量关系。 • 辐射定标的三种主要方式： (1)仪器实验室定标（In-lab calibration） 成像光谱仪的实验室内光谱定标用于确定系统各个 波段的光谱响应函数；实验室内辐射定标用于确定 系统各个波段对辐射量的响应能力。 (2)机上或星上定标（On-board calibration ） 机上或星上实时定标用于波段的漂移和系统辐射响 应率的变化检测。 (3)野外场地定标（On－site Calibration ） 选择定标辐射场地，通过地面同步测量对遥感器定 标。 • 实验室光谱定标 • (1) 单色仪全波长范围定标: 以低压汞灯及 氪灯的发射谱线为标准; • (2) 使单色仪以一定的步长扫描输出单色 光，检测遥感器各通道记录信号的波长位 置、光谱响应函数; • (3) 确定遥感器每个通道的波长位置、光谱 响应函数等。 • 机上和星上定标 • 必要性：系统集成、运行环境变化、器件老化 • 飞机上的辐射定标一般采用内定标的方法，即辐 射定标源、定标光学系统都在飞行器上。 • 星载成像光谱仪除了可以配备星上内定标系统， 同时也可以配备星上太阳定标系统。大气层外， 太阳辐照度可以认为是一个常数，因此可以选择 太阳作为基准光源，通过太阳定标系统对星载成 像光谱仪进行绝对定标，也可以作为对内定标系 统中的人造光源的监测和校正。 • 场地绝对辐射定标方法： • （1）反射率法 • 反射率方法是在卫星遥感器过顶时同步测量地面 目标反射率因子和大气光学参量（如大气光学厚 度、大气垂直柱水汽含量等），然后利用辐射传 输模型（其它输入数据有：分子散射和气溶胶的 光学厚度、气溶胶的复折射指数和Mie散射来描 述）计算出遥感器入瞳处辐射度值。该方法所需 的参量都是同步观测时获取的，故只要保证其测 量精度，其标定结果具有很高的可靠性。 • 场地绝对辐射定标方法： • （2 ）辐亮度法 • 辐亮度法主要采用经过严格光谱与辐射度标定的 辐射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几 何相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度 作为己知量，去标定飞行中卫星遥感器的辐射 量，从而实现卫星遥感器的标定。 • 上述测量原理决定了辐亮度法具有以下特点： • 测量所采用的辐射计必须进行绝对辐射定标； • 由于仅需对飞行高度以上的大气进行订正，回避 了低层大气的订正误差，有利于提高校正精度； • 辐射计视场较大，对场地表面均匀性的要求较低。 • 场地绝对辐射定标方法： • （3 ）辐照度法 • 辐照度法（即改进的反射率法）就是利用地面测 量的向下漫射与总辐射度值来获取大气气溶胶的 散射特性，并通过确定卫星遥感器高度的表观反 射率来获得遥感器入瞳处辐射度。这种方法使用 解析近似方法来计算反射率，从而可大大缩减计 算时间和计算复杂性。辐照度基法除与反射率基 法所需观测设备基本相同外，还需增加漫射辐射 与总辐射之比观测项目。这种方法回避了对气溶 胶模型所做的假设，因而减少了与之相关的误差。 • 大气对遥感辐射传输的影响 • 大气散射与吸收对下行辐射与遥感器接受 的上行辐射的光谱特性造成深刻的影响： • 大气分子的散射与辐射光波长有密切的关 系，对短波长的散射比长波长的散射要强 得多，分子散射的强度随波长倒数的四次 方变化。 • 气溶胶的散射强度随波长