辐射定标、大气校正

辐射校正

指在光学遥感数据获取过程中，产生的一切与辐射有关的误差的校正（包括辐射定标和大气校正）。

三者关系如图：大气校正的准备过程为辐射定标

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

辐射定标：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）。L=gain*DN+Bias

大气校正：将辐射亮度值或者表面反射率转换为地表实际反射率

辐射亮度值和大气表观反射率可通过下面公式相互转换

图片来源（http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102y7g4.html）

 

辐射定标

定义（Radiometric Calibration）是用户需要计算地物的光谱反射率或光谱辐射亮度时，或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时，都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度，这个过程就是辐射定标。

       绝对定标：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

       相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。

技术流程：

获取空中、地面及大气环境数据，计算大气气溶胶光学厚度，计算大气中水和臭氧含量，分析和处理定标场地及训练区地物光谱等数据，获取定标场地数据时的几何参量和时间，将获取和计算的各种参数带入大气辐射传输模型，求取遥感器入瞳时的辐射亮度，计算定标系数，进行误差分析，讨论误差原因。

方法：

1. 反射率法：在卫星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、大气柱水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值，具有较高的精度。
2. 辐亮度法：采用经过严格光谱与辐射标定的辐射计，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已知量，去标定飞行中遥感器的辐射量，从而实现卫星的标定，最后辐射校正系数的误差以辐射计的定标误差为主，仅仅需要对飞行高度以上的大气进行校正，回避了底层大气的校正误差，有利于提高精度。
3. 辐照度法：又称改进的反射率法，利用地面测量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥感器高度的表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度。这种方法是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。

大气校正

定义：大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差，反演地物真实的表面反射率的过程。

     不必要的大气校正：不需要进行大气校正的基本原则就是：训练数据来自所研究的影像(或合成影像)，而不是来自从其他时间或地点获取的影像。

     必要的大气校正：有时必须对遥感数据进行大气校正。例如，从水体或植被中提取生物物理变量(如：水体中的叶绿素a、悬浮泥沙、温度；植被中的生物量、叶面积指数、叶绿素、树冠郁闭百分比)时，就必须对遥感数据进行大气校正(Haboudane等，2002；Thiemann和Hemann，2002)。如果数据未经校正，就可能会丢失这些重要成分的反射率(或出射率)的微小差别信息。此外，如果需要将某景影像中提取的生物物理量(如：生物量)与另一景不同时相影像中提取的同一生物物理量相比较，就必须对遥感数据进行大气校正。

方法：主要分为两种类型：统计型和物理型。

统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据，例如经验线性定标法，内部平场域法等，

另一方面，物理模型遵循遥感系统的物理规律，它们也可以建立因果关系。如果初始的模型不好，通过加入新的知识和信息就可以知道应该在哪部分改进模型。但是建立和学习这些物理模型的过程漫长而曲折。模型是对现实的抽象；所以一个逼真的模型可能非常复杂，包含大量的变量。例如6s模型，Mortran等。

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