高光谱遥感原理与应用分析报告.ppt

高光谱遥感原理与应用 高光谱遥感数据处理与分析 * * （三） 一、成像光谱仪光谱与辐射定标 成像光谱仪光谱定标：光谱定标的目的是确定成像光谱仪每一通道的中心波长带宽。 (1)单色仪全波长范围定标 (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、光谱响应函数等。 成像光谱仪辐射定标:高光谱数据辐射定标就是建立地物的辐射能量与仪器输出信号之间的定量数值联系，严格意义上讲，它包括以下几个过程： (1)实验室内积分球定标（In-lab calibration）； (2)机场机上定标(On-runway calibration)，确定仪器装机后与实验室内的差别； (3)机上或星上定标（On-board calibration）,检验系统的稳定性； (4)试验场地定标，同步进行地面光谱与大气测量，完成基于模型和实测数据的辐射定标（On－site Calibration）。 高光谱遥感数据处理与分析 二、高光谱遥感图像的反射率转换 高光谱遥感器在飞机或卫星上获取的是地物的辐射能量值，表述如下: LO(λ) =Lsun(λ) T(λ) R(λ) cos(θ) +Lpath(λ) 其中：LO(λ): 入孔辐射能量 Lsun (λ)： 大气上层太阳辐射 T(λ)： 整层大气传输 R(λ)： 不考虑地形影响的表观（视）反射率（Apparent Reflectance） θ： 太阳高度角 Lpath(λ)：程辐射 高光谱遥感数据处理与分析 二、高光谱遥感图像的反射率转换 经验法(Empirical Methods)和模型法(Model Based Methods)两大类: 平场域法（Flat Field） 内部平均法（IARR-Internal Average Relative Reflectance） 经验线性法（Empirical Line） DNb =ρ(λ)?Αb +Βb Αb 乘积项: 反映了大气传输及仪器设备的放大比； Βb 偏移项: 反映了大气辐射值及仪器的零点偏移。 高光谱遥感数据处理与分析 二、高光谱遥感图像的反射率转换 高光谱反射率图像生成 经验线性法（Empirical Line） 使用更多的地面定标点数据可以获得更好的统计效果。 设有N类地面定标点的反射率ρ1(λ)，ρ2(λ)，ρ3(λ)，………ρn(λ)，则 有一组方程： DNi =ρi(λ).Α b+Βb，i=1,2,……n 求此方程组的最小二乘解, 得： 求出的A，B对不同的波段有不同的值，利用得出的系数可以求出象元对应地 物的反射率。 高光谱遥感数据处理与分析 二、高光谱遥感图像的反射率转换 ATREM/ACORN大气去除程序 (1) 在0.4-2.5 μm光谱区间的7种主要作用气体： H2O, CO2, O3, N2O, CO, CH4, O2 —大气中水汽成分随高度的增加而减少，但是在空间与时间分布上很不均匀； —CO2 、N2O 、CH4 、O2在对流层内基本上是均匀分布的； —90%的O3 分布在距地表25公里以内，其余的随纬度和季节而变化； —CO在广大乡村地区也远没有水汽那样变化剧烈。 (2) 在1.0-2.5 μm光谱区间，以上7种气体是主要影响因子；分子散射（瑞利 散射）随着波长增加急剧减少，大于1.0 μm时，其效应可以完全忽略；气溶胶散射也随着波长增加而减少，在1.0 μm附近，其散射占整个辐射量的大约10%。 (3) 基于经纬度和观测时间，确定太阳天顶角； (4) 利用0.94 μm和1.1 μm水汽吸收波段估算每个图像像元的水汽含量； (5) 基于以上认识，在原有大气传输模型基础上，完成无测量数据 支持下的大气校正。 高光谱遥感数据处理与分析 二、高光谱遥感图像的反射率转换 高光谱反射率图像生成 ACRON 大气纠正 高光谱遥感数据处理与分析 三、高光谱遥感图像的几何校正 1.光机扫描型：正切校正 2. 面阵推扫型 3. 基于地面控制点的几何精校正 高光谱遥感数据处理与分析 三、高光谱遥感图像的几何校正 基于基于POS/DG （Position and Orientation