ENVI5对landsat8 OLI数据辐射定标与大气校正

ENVI5.1 landsat 8OLI数据辐射定标与大气校正

ENVI 5.1 FLAASH大气校正工具中新增了一些多光谱传感器类型，如：Landsat 8 OLI、Pleiades-1A、Pleiades-1B、Rasat、Spot6。支持多光谱传感器类型明细见下图1：

图1.1 ENVI 5.0与ENVI 5.1 FLAASH中支持传感器类型对比

1 打开Landsat 8数据

在这里以Landsat 8数据“LC81230322013132LGN02”为例进行介绍。

File -> Open，选择LC81230322013132LGN02_MTL.txt文件，点击OK打开。分为五个数据集：多光谱数据（1-7波段），全色波段数据（8波段），卷云波段数据（9波段），热红外数据（10，11波段）和质量波段数据（12波段）。

图2.1 Data Manager面板

2 辐射定标

ENVI 5.1 工具箱中查找工具：/Radiometric Correction/Radiometric Calibration；双击此工具，选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral”进行辐射定标。

1) 选择定标的文件；

图2.2 打开需要定标的多光谱数据

2) 定标参数设置

FLAASH大气校正对于radiance数据的要求是：BIL存储格式，单位转换“Scale Factor”的设置，单击Apply FLAASH Settings得到相应的参数。具体的参数设置如下图2.3；

（定标类型：辐射亮度值或大气表观反射率，FLAASH大气校正需要输入BIL格式的辐射亮度值，故此出选择radiance，BIL）

图2.3 辐射定标参数设置

3) 查看定标结果

通过定标以后，查看影像的DN值是不是辐射定标后的结果，可以采用查看定标后的DN值，查询结果见下图2.4；

图2.4 辐射定标结果查看

3 FLAASH大气校正

ENVI 5.1 工具箱中查找工具：/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction，双击此工具，打开辐射定标的数据，进行相关的参数设置进行大气校正。

1) Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据；

2) 设置输出反射率的路径；

3) 设置输出FLAASH校正文件的路径，最优状态：路径所在磁盘空间足够大；

4) 中心点经纬度Scene Center Location：自动获取；

5) 选择传感器类型：Landsat-8 OLI；其对应的传感器高度以及影像数据的分辨率自动读取；

6) 设置研究区域的地面高程数据，网上查询研究区域平均海拔；

7) 影像生成时的飞行过境时间：在layer manager中的Lc8数据图层右键选择View Metadata，浏览time字段获取成像时间；

注：也可以从元文件“LC81230322013132LGN02_MTL.txt”中找到，具体名称：DATE_ACQUIRED = 2013-05-12；SCENE_CENTER_TIME = 02:55:26.6336980Z；

8) 大气模型参数选择：Sub-Arctic Summer（根据成像时间和纬度信息选择）；

9) 气溶胶模型Aerosol Model：Urban，气溶胶反演方法Aerosol Retrieval：2-band（K-T）；

10) 其他参数按照默认设置即可。

图2.5 FLAASH校正主界面参数设置

11) 多光谱参数设置中，

K-T反演选择默认模式：Defaults->Over-Land Retrieval standard（600:2100）

波谱响应函数：默认指向..Program Files-〉Exelis-〉ENVI51-〉classic-〉filt_func-〉landsat8_oli.sli 该波谱相应函数包含了卷云波段和全色波段，且卷云波段位于全色7个波段的中间位置，如果利用该波谱相应函数，则会导致用错波段，SWIR1波段大气校正后的结果全为0。

因此，需要重新制作与大气校正输入的多光谱数据的7波段对应的波谱相应函数。

步骤如下：

（1）启动ENVI classic，选择Window->Start New Plot Window。

（2）在ENVI Plot Window窗口中，选择File->Input Data –>Spectral Library，打开ldcm_oli.sli波谱响应文件。

（3）如下图所示选择7个波段的波谱响应函数，选择File->Save plot as-> Spectral Library，按照默认参数保存为.sli文件（文件名：

landsat8_mul7band_spectrfun.sli）。

图1：选择7个波段的波谱响应文件

将波谱相应函数filter function file重新指向刚才导出的波谱相应函数。见下图2.6；，点击OK；

图2.6 多光谱参数设置

12) 高级参数设置：根据内存大小设置Tile Size（Mb）：100(8g物理内存)，其他参数默认即可，详细见下图2.7；

图2.7 高级参数设置

13) 点击“Apply”运行FLAASH校正。

14) 运行完后能得到反演的能见度和水汽柱

图2.8 能见度和水汽柱反演结果4 查看校正结果

图2.9 FLAASH校正后的光谱对比分析（左-大气校正前辐射率图像，右-大气校正后的反射率图像）

从上述的波谱对比曲线中可以看出，经过FLAASH校正的影像基本去除了空气中水汽颗粒等因子的影响，植被的波谱曲线趋于正常。

大气辐射学课后标准答案.

大气辐射学课后答案.

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

3 习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）：辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；②3.7?1026W ；③4.5?10-10, 约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：

4 221122122 11 2 1222 2 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=- =- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为2km ，云体中心正在某地上空1km 处。如果能把云底表面视为7℃的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 202/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 4、设太阳表面为温度5800K 的黑体，地球大气上界表面为300K 的黑体，在日地平均距 离d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1

实验二 遥感图像的辐射定标

实验二遥感图像的辐射定标 1.实验目的与意义： （1）了解辐射定标原理 （2）使用ENVI软件自带的定标工具定标 （3）学习波段运算进行辐射定标 2.为什么要进行辐射定标，定标的原理是什么？ 目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。 原理：辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN）转换为绝对辐射亮度值（辐射率）的过程，或者转换为与地表（表观）反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。 3.辐射定标过程 一般有两种方式： 第一种：利用计算公式，在ENVI中利用band math计算福亮度和反射率。 第二种：利用ENVI自带的定标工具进行定标，获取福亮度或反射率。 第一种方法：用波段运算得到Radiance和Reflectance （1）表观辅亮度radiance的计算 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 即 （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）在本次实验的数据中radiance=（193+1.52）/255*b1-1.52 Reflectance=3.14*（b1）*1.0128^2/（1957*0.7381）步骤如下：打开文件L5120036_03620100819_MTL.txt ，点击Band Math，输入(193+1.52)/255*b1-1.52，之后即可计算出辐射度，文件保存为radiance1。

遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法

北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法 辐射校正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。 利用传感器观测目标的反射或辐射能量时，所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差值叫做辐射误差。辐射误差造成了遥感图像的失真，影响遥感图像的判读和解译，因此，必须进行消除或减弱。需要指出的是，导致遥感图像辐射量失真的因素很多，除了由遥感器灵敏度特性引起的畸变之外，还有视场角、太阳角、地形起伏以及大气吸收、散射等的强烈影响。 遥感图像辐射校正主要包括三个方面：（1）传感器的灵敏度特性引起的辐射误差，如光学镜头的非均匀性引起的边缘减光现象、光电变换系统的灵敏度特性引起的辐射畸变等；（2）光照条件差异引起的辐射误差，如太阳高度角的不同引起的辐射畸变校正、地面倾斜、起伏引起的辐射畸变校正等；（3）大气散射和吸收引起的辐射误差改正。 辐射校正的目的主要包括：1、尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声等引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异；2、尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作奠定基础。 辐射校正分为辐射定标和大气校正两部分。 辐射定标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。

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。 辐射校正流程图 1.4.3.2影像辐射校正方法 辐射定标主要分为两种类型：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。 用于大气辐射传输校正的模型主要有5S模型、6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ACORN模型、FLAASH模型和ATCOR模型。 1、ACORN模型 一种基于图像自身的大气校正软件，可以实现图像辐射值到表观地表反射率的转换，其工作波长范围是350-2500nm。在目前的大气校正程序一般都把地表假定为水平朗伯体,这主要是因为我们一般很难获取地表的充足信息以完成地形校正,因此大气校正的结果称为拉伸的地表反射率,又称表观反射率,在地形信息已知的情况下,可以将表观反射率转为地表反射率。

大气辐射传输模型

[转载]大气辐射传输模型 已有 968 次阅读2010-11-6 14:31|个人分类:未分类|系统分类:科普集锦|关键词:辐射传输 转自https://www.sodocs.net/doc/e4363071.html,/s/blog_4b700c4c0100jgl7.html 相对辐射校正和绝对辐射校正 基于物理模型的绝对辐射校是利用一系列参数(例如，卫星过境时的地物反射率，大气的能见度，太阳天顶角和卫星传感器的标定参数等)将遥感图像进行校正的方法。仪器引起的误差畸变一般在数据生产过程中由生产单位根据传感器参数进行了校正。对于用户来所，绝对辐射校正的方法主要是辐射传输模型法，该方法校正精度较高，它是利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气校正的方法。由于有不同的不同的假设条件和适用的范围，因此产生很多可选择的大气较正模型，例如 6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ATCOR模型等。 基于统计模型的相对辐射校正,主要包括不变目标法、黑暗像元法与直方图匹配法等等。不变目标法假定图像上存在具有较稳定反射辐射特性的像元，并且可确定这些像元的地理意义，那么就称这些像元为不变目标，这些不变目标在不同时相的遥感图像上的反射率将存在一种线性关系。当确定了不变目标以及它们在不同时相遥感图像中反射率的这种线性关系，就可以对遥感图像进行大气校正。黑暗像元法的基本原理就是在假定待校正的遥感图像上存在黑暗像元区域、地表朗伯面反射、大气性质均一，忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下，反射率很小的黑暗像元由于大气的影响，而使得这些像元的反射率相对增加，可以认为这部分增加的反射率是由于大气程辐射的影响产生的。利用黑暗像元值计算出程辐射，并代入适当的大气校正模型，获得相应的参数后，通过计算就得到了地物真实的反射率。直方图匹配法是指如果确定某个没有受到大气影响的区域和受到大气影响的区域的反射率是相同的，并且可以确定出不受影响的区域，就可以利用它的直方图对受影响地区的直方图进行匹配处理。此外，还有很多基于统计模型的方法，如有人提出利用小波变换的遥感图像相对辐射校正方法。该方法对源图像小波变换域的低频成分实施辐射变换,并保持高频成分不变,重构的图像具有保持高频信息的特性,因而能够较好地保留原图像中由于地物变化引起的辐射差异；也有人利用主成分分析法把遥感图像中有用的信息和大气影响噪音区分开来。 大气辐射传输模型6S 1986年，法国Université des Sciences et Technologies de Lille（里尔科技大学）大气光学实验室Tanré等人为了简化大气辐射传输方程，开发了太阳光谱波段卫星信号模拟程序5S（SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM），用来模拟地气系统中太阳辐射的传输过程并计算卫星入瞳处辐射亮度。1997年，Eric Vemote对5S进行了改进，发展到6S（SECOND SIMULATION OF THE SATELLITE SIGNAL IN THE SOLAR SPECTRUM）,6S吸收了最新的散射计算方法，使太阳光谱波段的散射计算精度比5S有所提高。 这种模式是在假定无云大气的情况下，考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S是对5S的改进，光谱积分的步长从5nm 改进到2.5nm，同5S 相比，它可以模拟机载观测、设置目标高程、解释BRDF作用和临近效应，增加了两种吸收气体的计

大气辐射学课后答案

习题 1、由太阳常数S 0'=1367 W/m 2,请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 5 儿 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）:辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： -r s F s = 4 - d 0 S dpS g _ 2- 2 1.496 1011 m 1367Wm 8 2 6.96 10 m ：6.316 107Wm ， 2 -4：r s F s =4 3.1415926 6.96 108m 2 6.316 107Wm ， = 3.84 1026W 6 2 _2 二 r e 2S 0 3.1415926 6.37 10 m 1367Wm 26 ：」s 3.8445 10 W 答案：①6.3x107W/m 2；②3.7X1026W ;③4.5汇10」°,约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（ d 1=1.47 108km ）为3,在远日点 S 1 _ So 时（d 2=1.52 10 km ）为S2,求其相对变化值 一 2 是多大。 答案：6.5% S 1 同 1（ 1）： 「s F s = 4.53 10 40

=1—邑 S S 1 ‘一4二 d； 4nd； 彳1.472 =1 _ 2 1.522 1 —0.9353 70647 3、有一圆形云体，直径为2km，云体中心正在某地上空1km处。如果能把云底表面视为7C 的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 2 二 F T LCOSB」 1 2。. 0./4 Lcos)sin 0 0 _ ■ L _ 2 又由绝对黑体有F T4f L 所以此云在该地表面上的辐照度为 1 _8 4 = 3^5.6696x10 汉（7+273）二仃4Wm， 4、设太阳表面为温度5800K的黑体，地球大气上界表面为300K的黑体，在日地平均距离d0=1.50 >108km时，求大气上界处波长’=10」m的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm?im=31.2 Wm<^m^

ENVI遥感图像的地辐射定标

实用标准文案 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 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()。大气校正部分，感兴趣的同学可以自己去关注6S或者其ρ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： 精彩文档． 实用标准文案 radiance=（（lmax-lmin）/qcalmax）*qcal + lmin 即：

高分一辐射定标和大气校正

高分一辐射定标和大气 校正 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

G F-1预处理文档（1）打开已添加r5补丁的ENVI5.1。 （2）选择File->OpenAs->CRESDA->GF-1，打开高分数据。 （3）辐射定标：选择Toolbox->RadiometricCorrection->RadiometricCalibration，选择待处理的高分数据。 （4）弹出RadiometricCalibration对话框，进行如图设置。 （5）大气校正：选择Toolbox->RadiometricCorrection- >AtmosphericCorrectionModule->FLAASHAtmosphericCorrection，弹出 FLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters对话框。 （6）点击InputRadianceImage，选择前面处理好的数据，在RadianceScaleFactors面板中选择Usesinglescalefactorforallbands，由于定标的辐射量数据与FLAASH的辐射亮度的单位相差10倍，所以在此Singlescalefactor选择：1，单击OK；（7）设置文件输出路径。 （8）传感器基本信息设置： SceneCenterLocation从影像中自动获取； SensorType为GF-1； GroundElevation通过统计DEM数据获得； PixelSize根据相机选择，PMS相机全色2m，多光谱8m，WFV相机16m； FlightDate从影像xml头文件中读取，减去8换算成GMT时间； （9）大气模型和气溶胶模型： AtmosphericModel根据经纬度和影像区域选择： AerosolModel根据实际情况选择；

地面辐射与大气辐射教案

地面辐射与大气辐射教案

《地面辐射与太阳辐射》教学备课 一、教学设计 1、课程标准：学生掌握太阳辐射、地面辐射、大气辐射和大气逆辐射基本概念和它们之间的作用原理以及大气的保温作用。学生能够运用大气保温作用解释生活中的现象。 2、教材分析：地面辐射与太阳辐射在教材中处于第二章自然环境中的物质运动和能量交换中第一节大气环境的第二大点，在这一节中属于重点部分。教材中在这一部分主要介绍了地面辐射、大气辐射、大气逆辐射及其三者之间的作用关系。 3、学情分析：学生在这次课程之前学习过大气的垂直分层、不同分层大气的特点以及大气对太阳的削弱作用，对于这次课的学习有一定的理论基础。 4、重难点分析：重难点在于太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射三者之间的相互作用关系及大气的保温作用。 5、教学方法：演示法、讲授法 6、教学过程设计： 教学环节教师活动学生活动设计意图 导入新课提出问题，为什么农民会使用 人造烟幕的办法使蔬菜免受 冻害？思考，回答吸引学生兴 趣，导入新的 学习内容 进入新课学生带着问题阅读课本阅读，思考培养学生自主 学习寻找解决 问题的能力 讲授新知请学生回答问题：地面辐射、 大气辐射和大气逆辐射的概 念；并分别进行进一步的阐 述。回答问题带动学生进入 本堂课的学习

第一节 大气环境 一、 对流层大气的受热过程 （二）、地面辐射与太阳辐射 8、教学效果预想：学生通过本堂课的学习掌握了地面辐射、大气辐射、大 气逆辐射的基本概念和它们之间的相互作用关系，理解了大气保温作用的基本原理以及能够运用大气保温的基本原理解释生活中相关的现象。 9、PPT 课件： 大气的保温作用： 1、 大气辐射吸 (少) 太阳辐射 大气辐射 （短波辐射） (大气逆辐射) 补偿 地面辐射 （长波辐射）

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 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：

Landsat系列辐射定标参数整理

辐射定标参数整理 1.亮度温度计算 亮度温度是一个常用的温度概念，是在卫星高度上传感器探测波段范围内普朗克黑体辐射函数与传感器响应函数乘积积分得到的辐射值．亮度温度包含有大气和地表对热辐射传导的影响，不是真正意义上的地表温度。 计算公式： 其中，Lλ为传感器探孔处光谱辐射强度，即星上辐射亮度值，实现像素DN值转化为绝对辐射亮度值。 1.1.星上辐射亮度（Lλ） 遥感影像的亮度值(DN值)都是经过量化和纠正过的以8bit编码的数字影像，为了精确反演地物特性，有必要将DN值转化为星上辐射亮度值。 https://www.sodocs.net/doc/e4363071.html,ndsat8 Lλ= M L*Q cal + A L 通过查看影像的头文件，可以获取偏差参数：M L(RADIANCE_MULT_BAND_x)和A L(RADIANCE_ADD_BAND_x)为图像的增益和偏置。 1.1. https://www.sodocs.net/doc/e4363071.html,ndsat5/7

QCAL为经过辐射校正的图像灰度值即DN值；L max为探测器可检测到的最大辐射亮度，也是最大灰度值所相应的辐射亮；L min为探测器可检测到的最小辐射亮度，也是最小灰度值所相应的辐射亮度。 表 1 Landsat5 TM的Lmin和Lmax值 表 2 Landsat7 ETM+的Lmin和Lmax值 QCAL max为传感器接收到的最大灰度值，QCAL min为传感器接收到的最小灰度值。（1）如

果没有元数据信息，QCAL MIN默认值1（TM和ETM+1)或者0(MSS)；QCAL MAX取默认值255(TM 和ETM+)或者127(MSS)。（2）如果有元数据信息，QCAL MIN取值如下：对于LPGS Products（The level 1 product generation system）取值为1，对于NLAPS Products（National Landsat Archive Production System）在04 April 2004之前取值为0，在04 April 2004之后取值为1；QCAL MAX 取值为127（MSS）, 255（TM、ETM）。 注：LPGS和NLAPS分别是两种数据处理系统得到的产品，从2008年12月份开始，L7 ETM+ 和L5都是以LPGS系统处理，L4 TM和MSS以NLAPS系统处理。 表 3 Landsat5/7的QCALmin和QCALmax的值 1.2.预设常量K K1和K2是发射前预设的常量，具体值如下表所示。 2.大气顶层反射率（表观发射率） https://www.sodocs.net/doc/e4363071.html,ndsat 5/7（TM/ETM） ρ= π?Lλ?d2 ESUN?cosθ 其中：ρ——地面相对反射率；D——日地天文单位距离；Lλ——传感器光谱辐射值，即大气顶层的辐射能量；ESUN——大气顶层的太阳平均光谱辐射，即大气顶层太阳辐照度；1注：Landsat7热红外波段（Band 6）在格式1时总设置为低增益(6L)，格式2时总设置为高增益(6H)

最新版ENVI5.3下高分二号(GF2)数据预处理

ENVI5.3下高分二号（GF2）数据预处理 以一景2015年1月23日获取的GF2-PMS1数据为例介绍在ENVI5.3下GF2数据预处理的详细操作步骤。GF2数据预处理基本流程如下： 图：GF2数据预处理流程 说明：1. 针对不同的应用，有不同的处理流程，上图中列出了两种常用的预处理流程。流程一主要针对高精度的定量遥感应用，也就是对大气校正精度要求

比较高应用，比如：植被参数定量反演等；流程二主要针对定性遥感或者对大气校正精度要求比较低的遥感应用，比如：土地利用类型分类等。本文介绍的主要是流程二的详细操作步骤，流程一的实现可参考日志：ENVI5.2下高分二号数据FLAASH大气校正；另外，中国资源卫星应用中心网站已经公布了最新的GF2数据绝对辐射定标系数和两个传感器的波谱响应函数，大家可以下载使用。2. 本例中所有操作都是在ENVI5.3版本下进行的，除NNDiffuse Pan Sharpening 图像融合（ENVI5.2新增，ENVI5.1中可以使用G-S融合方法）外，其他操作在ENVI5.1/5.2下同样可以完成。 1. 数据打开 启动ENVI5.3，在菜单栏中，选择File > Open，弹出Open对话框，找到GF2数据文件夹所在位置，选中扩展名为.tiff的两个文件，点击打开。 图2 打开GF2多光谱和全色数据

在左侧图层管理Layer Manager面板中，选择多光谱或全色数据图层，右键View Metadata查看其元数据信息，可以看到ENVI很好地识别了数据的RPC 信息。 图3 ENVI自动识别GF2数据RPC信息 2. 正射校正 有了RPC信息之后，下面我们就可以基于这些RPC信息分别对多光谱和全色数据进行正射校正。这里我们以多光谱数据正射校正为例，全色数据正射校正操作完全相同。

大气辐射学课后答案

习题 1、由太阳常数λ,0S =1367 W/m 2，请计算：①太阳表面的辐射出射度；②全太阳表面的辐 射通量；③整个地球得到的太阳辐射通量占太阳发射辐射通量的份数。 ①辐射出射度（P66）：辐射通量密度（W/m 2） 任意距离处太阳的总辐射通量不变： ()() 2200200 2 211 2 2 8 72 441.4961013676.96106.31610s s s s s r F d S d S F r m Wm m Wm ππ--Φ===??= ?≈? ② ()22 8722644 3.1415926 6.9610 6.316103.8410s s s r F m Wm W π-Φ==?????=? ③ ()2 62 2 2610 3.1415926 6.371013673.844510 4.5310e s m Wm r S W π--???= Φ?=? 答案：①6.3?107W/m 2；②3.7?1026W ；③4.5?10-10, 约占20亿分之一。 2、设大气上界太阳直接辐射（通量密度）在近日点时（d 1=1.47?108km ）为S 1，在远日点 时（d 2=1.52?108km ）为S2，求其相对变化值 1 2 1S S S -是多大。 答案：6.5% 同1（1）：

221122122 11 2 12222 4414141.471 1.5210.93530.0647 d S d S S S S S S d d ππππ=-=-=-=- ≈-= 3、有一圆形云体，直径为2km ，云体中心正在某地上空1km 处。如果能把云底表面视为7℃的黑体，且不考虑云下气层的削弱，求此云在该地表面上的辐照度。174W/m 2 云体：余弦辐射体+立体角 根据： 20 2/4 cos cos sin 2 T F L d L d d L π π πθθθθ?π=Ω == ??? 又由绝对黑体有4T F T L σπ== 所以此云在该地表面上的辐照度为 ()4 482 2 1 5.66961072732 174T E Wm σ--= =???+= 4、设太阳表面为温度5800K 的黑体，地球大气上界表面为300K 的黑体，在日地平均距 离d 0=1.50×108km 时，求大气上界处波长λ=10μm 的太阳单色辐照度及地球的单色辐射出射度。 答案：0.286 Wm -2μm -1，31.2 Wm -2μm -1

landsat8辐射定标与大气校正 ENVI5

四，辐射定标 Landsat8数据和其他TM 数据类似，发布的数据标示L1T，做过地形参与的几何校正，一般情况下可以直接使用而不需要做几何校正。为了利用其丰富的波段光谱信息，我们需要进行辐射定标处理，将原始图像上的DN值转为反射率。1.使用ENVI5.1下的通用定标工具Radiometric Calibration进行Landsat8的辐射定标。打开LC81220382013141LGN01_MTL.txt全波段文件，选择MultiSpectral多光谱数据进行定标，定标的范围可缩小为ROI区域。 在subset by file选项中选择5月份的ROI区域，使得定标的范围针对ROI。

2.定标参数设置。 为后续的FLAASH大气校正做数据准备，单击Apply FLAASH Settings得到相应的参数。 辐射定标后的结果：

通过定标之后的影像DN值可靠。 五．Flassh大气校正 大气校正的意义在于去除一些大气的干扰，利用ENVI5.1工具箱中的FLAASH Atmospheric Correction进行大气校正。 大气校正参数设置： 1) Input Radiance Image：打开辐射定标结果数据,要求为BIL存储格式； 2) Output Reflectance File：设置输出FLAASH大气校正结果的路径； 3) Output Directory for FLAASH Files：设置输出FLAASH校正文件的路径； 4) Scene Center Location：自动获取； 5) Sensor Type：Landsat-8 OLI；Sensor Altitude:自动读取；Pixel Size:自动读取； 6) Ground Elevation: 0.132KM。注：利用ENVI自带的全球900米分辨率DEM数据计算，Open World Data ->Elevation（GMTED2010）; 在Toolbox下选择Statistics->Compute Statistics，打开Compute Statistics输入文件对话框，选择GMTED2010.jp2数据。单击Stats Subset按钮，在Select Statistics Subset对话框中，单击File按钮，选择统计区域对应的图像（DaBieShan5Yue）。单击Ok。

大气辐射传输校正模型(5S,modtran,acorn)

在遥感的实际应用中，常用很多简化的手段，如假设地面为朗伯面，排除云的存在，采用有关标准大气模式及大气气溶胶模式等，一次产生了许多不同类型的大气辐射传输模型，主要分为两类， 1）采用大气的光学参数 2）直接采用大气物理参数如lowtran、modtran等大气辐射近似计算模型，而且还增加了多次散射计算 1. 5s模型 该模型的代码模拟计算海平面上的均匀朗伯体目标的反射率，并假定大气吸收作用与散射作用可以耦合，就像吸收粒子位于散射层的上面一样，则大气上层测 量的目标反射率可以表示为， 海平面处朗伯体的反射率 大气透过率 分子、气溶胶层的内在反射率 有太阳到地表再到传感器的大气透过率 S为大气的反射率 大气传输辐射校正模型－3 modtran 该模型是由美国空军地球物理实验室研制的大气辐射模拟计算程序，在遥感领域被广泛应用于图像的大气校正。

lowtran7是一个光谱分辨率20cm－1，的大气辐射传输实用软件，它提供了6种参考大气模式的温度、气压、密度的垂直廓线，水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳、一氧化二氮的混合比垂直廓线，其他13种微量气体的垂直廓线，城乡大气气溶胶、雾、沙尘、火山喷发物、云、雨的廓线，辐射参量（如消光系数、吸收系数、非对称因子的光谱分布），以及地外太阳光谱。 lowtran7可以根据用户的需要，设置水平、倾斜、及垂直路径，地对空、空对地等各种探测几何形式，适用对象广泛。lowtran7的基本算法包括透过率计算方法，多次散射处理和几何路径计算。 1）多次散射处理 lowtran 采用改进的累加法，自海平面开始向上直至大气的上界，全面考虑整层大气和地表、云层的反射贡献，逐层确定大气分层每一界面上的综合透过率、吸收率、反射率和辐射通量。再用得到的通量计算散射源函数，用二流近似解求辐射传输方程。 2）透过率计算 该模型在单纯计算透过率或仅考虑单次散射时，采用参数化经验方法计算带平均透过率，在计算多次散射时，采用k－分布法 3）光线几何路径计算 考虑了地球曲率和大气折射效应，将大气看作球面分层，逐层考虑大气折射效应 由于lowtran直接使用大气物理参数，因而需要按照下列方法计算出与 lowtran使用的大气物理参数相对应的大气光学参数179页 4.modtran辐射传输模型 modtran可以计算0到50000cm－1的大气透过率和辐射亮度，它在440nm到无限大的波长范围精度是2cm－1，在22680到50000cm－1紫外波（200-440nm）范围的精度是20cm－1，在给定辐射传输驱动、气溶胶和云参数、光源与遥感器的几何立体对和地面光谱信息的基础上，根据辐射传输方程来计算大气的透过率以及辐射亮度。

(无水印)题库-大气辐射学复习题

84． 晴朗天空呈蓝色的原因(多选)? 【答案】：AD A. 主要是分子散射 B. 主要是粗粒散射 C. 散射能力与波长四次方成正比 D. 散射能力与波长四次方成反比 85．地面辐射差额的定义是（）。【答案】：D A．地面吸收的太阳直接辐射与地面长波出射度之差； B．地面吸收的长波辐射与地面有效辐射之差； C．地面吸收的太阳总辐射与地面长波出射度之差； D．地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差。 86．下列哪一种说法不正确：（）【答案】：C A.物体温度越高，辐射能力越强； B.物体在热辐射平衡条件下，吸收多少辐射，放出多少辐射； C.黑体的辐出度与波长的四次方成正比，与其它因素无关； D.黑体最大放射能力所对应的波长与其绝对温度成反比。 87.大气具有保温效应的原因是【答案】：C A．大气容易吸收太阳短波辐射 B．大气容易发射短波辐射 C．大气对长波辐射吸收多，对短波辐射透明度高 D．大气中水汽含量多 88.下列哪一条不是晴空呈兰色的原因： A.到达人眼的可见光，既非波长太长的光，又非波长太短的光； B.到达人眼的光是不同波长的混合散射光； C.到达人眼的光是不同波长的混合折射光； D.人眼感觉敏锐的色光偏向于绿色【答案】：C 89.温度为T的灰体球，对长波辐射吸收率为Aλ，对短波辐射发射率为ελ，下列关系正确的是（） A.Aλ=ελ<1 B.Aλ〈ελ<1 C.Aλ〉ελ>1 D.Aλ=ελ=1 【答案】：A 90.一年中南京大气上界太阳辐射日总量最大的是（） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日【答案】：B 91.关于长波辐射在大气中传输不同于太阳辐射的特征，下列哪一条不正确（） A.不计散射削弱作用 B.可以不考虑大气本身发射的长波辐射 C.具有漫射性质 D.必须考虑大气本身发射的长波辐射【答案】：B 92．分子散射的特点是：（） A．与波长无关，前向散射大；B．与波长成正比，后向散射大； C．与波长四次方成反比，前向后向散射相同； D.与波长四次方成正比，前向后向散射相同。【答案】：C 93．一年中上海正午太阳高度角最小的是（） A.3月22日 B. 6月21日 C. 9月22日 D.12月22日【答案】：D 94．到达地面的短波辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：BD 95．到达地面的太阳辐射主要影响因素有（可多选）（） A．太阳常数B．太阳高度角C．大气透明系数D．天空散射辐射【答案】：BC 96．到达地面的辐射主要由以下几部分组成（可多选）（） A．大气逆辐射B．太阳直接辐射C．地面有效辐射D．天空散射辐射【答案】：ABD 97．由于辐射的作用，多年平均来说，大气是净得到能量还是净失去能量（） A．通过吸收地面长波辐射净得到能量B．通过太阳直接辐射净得到能量

大气辐射传输理论 第一章

大气辐射传输理论 引言 学科定义： 1、大气辐射学研究辐射能在地球-大气系统内传输和转换的规律及其应用，属大气物理学的一个分支。大气辐射学是天气学、气候学、动力气象学、应用气象学、大气化学和大气遥感等学科的理论基础之一。 2、地球－大气系统的辐射差额是天气变化和气候形成及其演变的基本因素，可以说辐射过程与动力过程的作用共同决定了地球的气候环境。 学习、研究的意义 辐射是地气系统与宇宙空间能量交换的唯一方式 数值天气预报中需要定量化考察大气辐射过程 辐射传输规律是大气遥感的理论基础 气候问题——辐射强迫 近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气科学研究热点，其原因也在于人类活动所排放的某些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。 大气辐射学主要研究内容： 一、地-气系统辐射传输的基本物理过程和规律，包括 1、太阳的辐射(97%E在0.3～3μm波段内，λ m=0.5μm附近)； 2、地-气系统辐射(绝大部分E在4～80μm波段内，λ m=10μm附近)； 3、不同地表状态云、气溶胶、水汽、臭氧、二氧化碳等对辐射传输的影响。 二、大气辐射学还要研究辐射传输方程的求解。 辐射传输方程：是描述辐射传播通过介质时与介质发生相互作用(吸收、散射、发射等)而使辐射能按一定规律传输的方程，在地球大气条件下，求解非常复杂，只能在一些假定下求得解析解，因此辐射传输方程的求解，一直是大气辐射学研究的重要内容。 三、另外，对辐射与天气、气候关系的研究也是大气辐射学的重要内容，它是从地-气系统辐射收支的角度，来研究天气和气候的形成以及气候变迁问题的。 相关内容： 许多复杂的物理动力气候学问题中，涉及到海洋、极冰、陆地表面的辐射和热状况，大气中的云、气溶胶、二氧化碳等因子在辐射过程中对气候所造成的影响，以及这些过程和大气辐射过程之间复杂的相互作用和反馈关系。 第一章用于大气辐射的基本知识 第一节辐射的基本概念 太阳辐射和地球大气辐射虽具有不同的特性，其本质是相同的，它们都是电磁辐射。电磁辐射是以波动和粒子形式表现出的一种能量传送形式。 1.1.1电磁波及其特性 一、波：波是振动在空间的传播。有横波和纵波的形式之分。 二、机械波：机械振动在媒质中的传播，如声波、水波和地震波。 三、电磁波（ElectroMagnetic Spectrum）：变化电场和变化磁场在空间的传播。 四、电磁辐射: 电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和投射）称为电磁辐射。 五、电磁波的特性： 1、电磁波是横波 2、在真空中以光速传播 3、电磁波具有波粒二相性： 波动性：表现在电磁辐射以波动方式在大气中传播，并发生反射、折射、衍射和偏振等效应。也就是说电

大气校正问题

ENVI FLAASH 大气校正常见错误及解决方法（2013年7月15号更新） (2011-03-07 16:55:57) 转载▼ 标签： flaash 大气校正 分类： ENVI 本文汇总了ENVI FLAASH 大气校正模块中常见的错误，并给出解决方法，分为两部分：运行错误和结果错误。前面是错误提示及说明，后面是错误解释及解决方法。 FLAASH 对输入数据类型有以下几个要求： 1、波段范围：卫星图像：400－2500nm ，航空图像：860nm-1135nm 。如果要执行水汽反演，光谱分辨率<=15nm ，且至少包含以下波段范围中的一个： ??●1050-1210 nm ??●770-870 nm ??●870-1020 nm 2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW ） /（cm2*nm*sr ）。 3、数据类型：浮点型（Floating Point ）、32位无符号整型（Long Integer ）、16位无符号和有符号整型（Integer 、Unsigned Int)，但是最终会在导入数据时通过Scale Factor 转成浮点型的辐射亮度（μW ）/（cm2*nm*sr ）。 4、文件类型：ENVI 标准栅格格式文件，BIP 或者BIL 储存结构。 5、中心波长：数据头文件中（或者单独的一个文本文件）包含中心波长（wavelenth ）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM ），这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（Edit Header ）。 运行错误 1.Unable to write to this file.File or directory is invalid or unavailable 。

星上比辐射定标器及性能评估方法研究

星上比辐射定标器及性能评估方法研究 高精度的星上定标是实现遥感数据定量化的重要途径之一。以太阳照明反射特性已知的聚四氟乙烯漫射板作为光源,采用比值辐射计进行漫反射板响应率衰减的监测和修正,实现对遥感器全光路、全视场、全口径的高精度绝对辐射定标,是当前可见短波红外波段星上定标技术的主要发展趋势。 星上比辐射定标器性能评估准确与否直接影响其在轨应用性能。在此背景下,本论文开展了星上比辐射定标器及其性能评估方法研究。 论文介绍了星上比辐射定标器工作原理,详细阐述了各关键环节设计方案。根据定标器原理和物理模型,分析得出星上定标不确定度主要来源为漫射板BRDF实时量值的不确定度,其关键在于比值辐射计对漫射板在轨衰减的修正精度。 对星上比辐射定标器性能参数测试需求进行了分析,识别出太阳观测几何因子波段比、辐射比、动态范围和信噪比等比值辐射计的关键表征参数。建立了定标器测试方案和流程,并在实验室内完成了比值辐射计、漫反射板以及星上比辐射定标器整机级的性能参数测试。 以卤钨灯作为测试光源,获取了比值辐射计太阳观测几何因子波段比查找表,不确定度优于0.18%;通过灯-板模拟系统完成了辐射比验证,预估在轨辐射比测量不确定度优于0.4%;使用已标定的大口径、多能级积分球光源对比值辐射计的动态范围、信噪比和稳定性进行了测试。结合漫射板和定标器整机测试结果,比值辐射计对漫反射板稳定性监视不确定度优于1.3%,漫射板BRDF实时量值不确定度优于1.76%,星上比辐射定标器的绝对辐射定标总不确定度优于3%。 本论文系统性地对星上比辐射定标器性能评估方法进行了研究,提出了定标

器测试方法以及测试流程,通过对星上比辐射定标器部件级以及整机级参数的测试,获取了定标器各项定标参数,完成星上定标不确定度的评估,验证了星上定标器设计以及性能评估方法的合理性,可以为定标器在轨应用以及定标精度预评估提供有效数据支撑。