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1、跟着老师做小麦估产的东西时，用到遥感很多东西，但是我们没上过遥感的课，而且对遥感也几乎一无所知，蒙着头就开始做了，遇到很多概念和参数设置的问题，一头雾水。所幸有老师指点和Esri社区中的Envi版块，通过各种网络资源学到不少，尤其是看了dsbin、萝卜兔子、wavelet2008、rzm85896560、zuoluo等前辈以前的帖子，受益颇多，感谢!整理记录一下，方便遇到同样问题的朋友。首先是DN值的疑惑DN值：“DN值(Digital Number )是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。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有关。”*/*可以
2、理解为DN值就是灰度值， 传感器接收光线强度，接收的数据是有物理单位的量，为便于记录，通过一定的系数转换，转成DN值。而反过来就是所谓的定标。“单波段的DN值是光谱反射率的函数”*/*想进一步了解DN值得内容，可以查阅相对辐射定标与相对辐射校正场这篇论文，作者：高正清、杨志高、王险峰其中第二部分的成像分析专门以CCD遥感器讲解了成像过程，对DN值会有更深刻的认识。辐射分辨率(Radiometric Resolution)是指传感器能分辨的目标反射或辐射的电磁辐射强度的最小变化量。在可见、近红外波段用噪声等效反射率表示，在热红外波段用噪声等效温差、最小可探测温差和最小可分辨温差表示。辐射分辨率算
3、法是RL =(Rmax-Rmin )/D，Rmax为最大辐射量值，Rmin为最小辐射量值，D为量化级。大气透过率:电磁波通过大气中某个给定路径长度后的辐射能与入射辐射能之比自然界中任何地物都具有其自身的电磁辐射规律，如具有反射，吸收外来的紫外线、可见光、红外线和微波的某些波段的特性，它们又都具有发射某些红外线、微波的特性;少数地物还具有透射电磁波的特性，这种特性称为地物的光谱特性。当电磁辐射能量入射到地物表面上，将会出现三种过程：一部分入射能量被地物反射;一部分入射能量被地物吸收，成为地物本身内能或部分再发射出来，一部分入射能量被地物透射*/*说到定标，之前的疑惑是“传感器定标”与“辐射定标”
4、的区别，在查资料的过程中又看到新的东西“绝对定标”、“相对定标”等概念。定标：“定标是将遥感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。”赵英时等遥感应用分析原理与方法或者说，“遥感器定标就是建立遥感器每个探测器输出值与该探测器对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系;建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮度值之间的定量关系”(陈述彭)。辐射亮度的典型的单位为：W/cm2.m.sr(瓦特/平方厘米.微米.球面度)辐射亮度 (Radiance)：“表示面辐射源上某点在一定方向上的辐射强弱的物理量，辐射源面上一点在给定方向上包含该点的面元
5、dA的辐射强度dI除以该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积，单位为W/Sr?m2。*/*二者单位的差异是?遥感反射率(Reflectance)的定义：“地物表面反射能量与到达地物表面的入射能量的比值。即任何物体表面反射阳光的能力。这种反射能力通常用百分数来表示。比如说某物体的反射率是45%，这意思是说，此物体表面所接受到的太阳辐射中，有45%被反射了出去.地表反射率(surface albedo)：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.遥感表观反射率(apparent reflectance
6、 )的定义：“地物表面反射能量与近地表太阳入射能量的比值。也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。(表观反射率=地表反射率+大气反射率。所以需要大气校正为地表反射率)。“5S”和“6S”模型输入的是表观反射率而MODTRAN模型要求输入的是辐射亮度。”*/*所以用Flassh做大气校正时需先定标!反照率(albedo)：“反照率是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。反射率(reflectance)是指某一波段向一定方向的反射，因而反照率是反射率在所有方
7、向上的积分;反射率是波长的函数，不同波长反射率不一样，反照率是对全波长而言的。反照率的定义是地物全波段的反射比,反射率为各个波段的反射系数。因此,反照率为地物波长从0 到的反射比。”地表比辐射率(Surface Emissivity)，又称发射率，指在同一温度下地表发射的辐射量与一黑体发射的辐射量的比值，与地表组成成分，地表粗糙度，波长等因素有关。黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍 黑体辐射然要向外辐射)传感器定标也就是：“传感器定标就是将图像的数字量化值(DN)转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处理过程。其中反射率又分为大气外层表观反射率和地表
8、实际反射率。”辐射定标：“将传感器记录的电压或数字值(DN)转换成绝对辐射亮度的过程”(梁顺林定量遥感，2009)*/*二者看起来差不多,我们经常说二者就是一个意思，仔细看定义，辐射定标是传感器定标的一部分.可以理解为：“辐射定标是将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率，目的是消除传感器本身产生的误差，有多种方法：实验室定标、星上定标、场地定标。”*/*之前我们做的项目中利用元数据里提供的增益和偏移(二者单位和辐射辐射亮度值相同)数据带入线性方程，波段计算进行定标其实就是将DN值转化为辐射亮度值的过程!通过将辐射亮度值代入另一个方程，结合其他数据可以将辐射亮度值转换为大气表观反射率。*/*
9、绝对辐射定标和相对辐射定标，又迷惑了?看到“萝卜兔子”前辈发的帖：“绝对辐射定标 从DN 得到 地面的reflentance 中间包括：1 DN-radiance or reflentance ( at sensor); 2大气校正 (atsesnor reflentance(有时也叫做TOA reflentance)-地面reflentance相对辐射定标 1 DN- TOA reflentance (这一步有时不一定需要,比如同一遥感器时。 两个图像都是ETM; 但是一个是TM, 一个是ETM 这一步需要) 2 有时不一定要真的去除大气的影响(见song conghe的经典文章) 只需两幅
10、图像受大气同等程度影响即可 (见du yong的强文)。说白了， 两个图像不清楚没事 只要都是一样程度的不清楚。”附注：所提文章是(英文的。偶暂时没看)：TOA reflentance应该是指大气层顶表观反射率Song, C., Woodcock, C. E., Seto, K. C., Pax-Lenney, M. and Macomber, S. A. 2001. Classification and Change Detection Using Landsat TM Data: When and How to Correct Atmospheric Effects? Remote Sen
11、sing of Environment. 75:230-244Radiometric normalization of multitemporal high-resolution satellite images with quality control for land cover change detection Remote Sensing of Environment, Volume 82, Issue 1, September 2002, Pages 123-134 Yong Du, Philippe M. Teillet, Josef Cihlar国内定义是：“绝对定标是通过各种标
12、准辐射源，建立辐射亮度值与数字量化值(DN)之间的定量关系，如对于一般的线性传感器，绝对定标通过一个线性关系式完成数字量化值与辐射亮度值的转换：L= Gain *DN+ Offset相对定标则指确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱段之间以及不同时间测得的辐射度量的相对值(童庆禧等，2006)。”*/*偶查阅到一篇文章绝对辐射定标与相对辐射定标的关系研究作者：赵晓熠、张伟、谢蓄芬迷迷糊糊地看到说：空间相机一般先相对后绝对。相对辐射定标是矫正探测器不同像元响应度的过程绝对辐射定标是建立探测器输出信号与空间相机输入辐射量之间关系的过程还是懵懵懂懂，暂时不需要深入了解，所以先放一边。大气校正：“
13、将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率，目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。”或者说“大气校正后DN值代表的是地物的光谱反射率。”辐射校正( radiometric correction )是指对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。遥感影像产生辐射误差(即灰度失真)的因素主要有：大气对电磁波辐射的散射和吸收;太阳高度与传感器观察角的变化;地形起伏引起的辐射强度变化;传感器探测系统性能差异，如光学系统或不同探测器在灵敏度、光谱响应和透光性能上的差异;影像处理，如摄影处理等。影像灰度失真与影像空间频率有
14、关。空间频率愈高，即目标愈小时，辐射误差愈大。辐射校正实际上是影像恢复(或称复原)的一个内容。校正方式有两类：传感器辐射校正。通常采用内部校准光源和校准楔，如陆地卫星多光谱扫描仪的辐射校正;影像辐射畸变校正。常采用物理或数学(校正曲线或各种算法)方法，如空间滤波、平滑化，校正各种灰度失真及疵点、灰点、条纹、信号缺失等分布在整个影像上的离散形式的辐射误差。其中大气影响的校正还可通过实测反射辐射通量和影像密度，并对数据进行回归分析来进行校正。*/*之前还有一个疑惑就是：大气校正与辐射校正有什么联系呢?综上可知，大气校正是辐射校正的一个重要步骤!查资料过程中竟然又看到“绝对辐射校正”和“相对辐射校正
15、”，晕了。不过由于辐射校正和大气校正的紧密联系，没错，辐射校正里也分基于统计型的方法(相对)和基于物理模型的(绝对)看到“wavelet2008”的发言：“首先目标辐射校正的概念 它是为消除遥感图像的辐射失真或畸变而进行的校正。相对辐射校正： 相对辐射校正可以消除或减小“外源差异”的影响，常用的方法主要分为非线性的直方图匹配法和线性回归法。例如线性回归法(y=a*x+b ) 采用本影像暗集、亮集法进行线性回归，对影像进行相对辐射校正。绝对辐射校正： 绝对辐射校正的计算公式：y=a*x+b a是增益系数，b是偏移量a,b是传感器定表中用到的offset,gain也是偏移量和增益，可以从头文件获取。二者区别：1，绝对辐射校正只有线性公式，相对辐射校正还有其他方法2，都有线性方法，但确定系数的方法不同，相对校正的系数来源图像本身(暗集、亮 集)，绝对辐射校正来源于传感器，从头文件计算得到3，一般用绝对(分类)，很少用相对(变化监测)个人理解” 另：dsbin老师的讲座讲的很清楚 绝对辐射校正方法是将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为真实地表反射率的方法，它需要获取
