传感器
入瞳处各光谱 带的辐射亮度
大气参 数
大气传输模型
定标场地
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点
• 原理
2.然后利用大气辐射传输模型等手段给出 成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度。
关键大气辐射传输模型 辐射亮度
3.最后确定它与传感器对应输出的数字量 化值的数量关系，求解定标系数并估算定标不 确定性。
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五、场地定标
4.反射基法
• 反射基法原理
太阳入射辐射
灰 度
传感器入瞳处
表观反射率 整体看待
天空 光
透 射
程辐 射 反射能
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五、场地定标
4.反射基法 入曈处 辐射亮度L 的计算
辐射亮度L = 辐射出射度M


L
E
辐射出射度M 单位面积所出射的辐射通量（W/m2）
表观反射率 * 辐射出射度M 辐射照度E
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点
• 原理 1. 机载或星载成像光谱仪飞越辐射定标场 地上空时，同步地在定标场地选择若干像元区， 测量成像光谱仪对应的地物的各波段光谱反射 率和大气光谱等参量。
关键：同步 光谱反射率 为什么要同步？ 大气光谱
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点
对应输出的量化值
水稻: 武香5021
影 像 光 谱 响 应 曲 线
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一、遥感图像辐射校正概述
思考：传感器在空中所获取的像元响应曲线，是否 真实的反应了目标在不同波长下的反射率？ • 利用已知目标测试 白 100%
反 射 率 波长
板 实 际 光 谱 曲 线
白板特点：对所有 波长的电磁波的反 射率都相同。
不一致
地面布控了白板的原始高光谱影像
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三、遥感图像实验室定标
2.光谱定标 在实验室里，突出的优势是什么？
人工创造理想状态
单频性
单色仪 连续性
某一时刻只输出某一已知 波长的辐射能 波长可以连续变化
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三、遥感图像实验室定标
2.光谱定标 单色仪
按 照 一 定 的 波 长 渐 变
输 入 值
中心 波长
波长
照 射
成像光谱仪某波段通道
响 应 值
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2. 已知与未知
建 立 起 传 感 器 记 录 值 与 入 瞳 辐 射 值 的 联 系
传感器响应
灰度 已知 已知
大气传输
辐射值 L
传感器 辐射值 L 未知 未知
大气-地表过程 地物光谱特征
从 入 瞳 辐 射 值 中 消 除 大 气 影 响
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二、遥感图像辐射定标原理
3. 定标的类型
1. 实验室定标 2. 机上和星上定标 3. 场地定标
第六章 遥感图像的辐射处理
1
遥感图像的辐射定标与校正
2
遥感图像的四则运算
3
遥感图像的融合
第六章 第1节 遥感图像的辐射定标与校正
一、遥感图像辐射校正概述 二、遥感图像辐射定标原理 三、遥感图像实验室定标 四、遥感图像机上星上定标 五、场地定标 六、其他定标方法
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一、遥感图像辐射校正概述
•各类地物反射光谱曲线
关键词： 定标系数 不确定性
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点
• 原理 入瞳处各光谱带的辐射亮度值可由下式计算：
光谱反射率 大气光谱 太阳辐射能 待求 已知
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点
• 特点
• 以大面积地表均匀地物作为定标源 • 多通道、动态、大范围定标 • 考虑大气传输环境的影响
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三、遥感图像实验室定标
3.辐射定标
(第i通道)
对辐射亮度值L已知的光源进行拍照 从照片上读出灰度值DN
建立方程 将Ai和Bi 解算出来
积分球
思考：一次线性方程包含 两个未知数，需要至少做 几次观测？
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三、遥感图像实验室定标
3.辐射定标 例：现有两个已知的辐射源
辐射源1
成像光谱仪
照片显示灰度
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三、遥感图像实验室定标
1.定标的关键
建立起传感器各通道记录灰度 值与入瞳辐射值之间的联系。
•多参数严密方程
参数 变量
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15
三、遥感图像实验室定标
1.定标的关键
建立起传感器各通道记录灰度 值与入瞳辐射值之间的联系。
• 线性方程
(第i通道)
16
三、遥感图像实验室定标
实验室调试
发射
在轨运行
发射前在实验室中进行的定标 光谱定标 辐射定标
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实验室定标
三、遥感图像实验室定标
2.光谱定标
列
行
波 段
成像光谱仪一次能拍摄成百 上千张照片，每张照片称为一个 波段的影像，每个波段的影像体 现着不同的信息。 影不 像同 灰波 段 度的 不 反同 射波 率长 的
每个波段的影像对应的波长是多少？
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三、遥感图像实验室定标
2.光谱定标 在确定成像光谱仪增益系数和偏置量之前， 必须通过的光谱定标，获取成像光谱仪每个波段 的中心波长及带宽。 如何确定传感器各波段通道的 中心波长？
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五、场地定标
3.场地定标的常用方法 • 反射基法 • 辐照度基法 • 辐亮度基法
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五、场地定标
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五、场地定标
4.反射基法 认为卫星传感器所接收到的光谱辐射 是太阳光谱辐射、大气及地面三者相互作 用的总贡献。
具有足够大面积、表面均匀反射比 已知的目标——辐射较正场。
关键：入曈处辐射亮度的计算方法
(HyperScan成像光谱仪)
影 像 光 谱 响 应 曲 线
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一、遥感图像辐射校正概述
• 辐射校正
地物光谱特征 光 谱 特 征 重 建
光谱反射率(可见光、近红外)
辐射亮度温度（热红外）
传感器记录值
灰度信息
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第六章 第1节 遥感图像的辐射定标与校正
一、遥感图像辐射校正概述 二、遥感图像辐射定标原理 三、遥感图像实验室定标 四、遥感图像机上星上定标 五、场地定标 六、其他定标方法
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五、场地定标
定标场地要求
面积大+地物均匀+有利的大气环境
优点:实现了对遥感器运行状态下与获取地面图象完全相
同条件的绝对校正。
不足:需要测量和计算空中遥感器过顶时的大气环境和地物
反射率。
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五、场地定标
法国的SPOT、 ERS一1/2分别建立了校准试验 场， 其中SPOT图像定标精度已达97％。
敦煌陆面试验场又包括三部分： • 敦煌试验场500m×500m中心区 • 敦煌场20km×20Km的大区 • 敦煌场10Km×10Km气象卫星同步观测区
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点 • 辐射校正场
自动太阳跟踪辐射计
CIMEL CE317太阳辐射计
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点 • 辐射校正场
单位面积、单位立体角所出射的辐射通量（W/sr.m2）
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L * Es cos s / d 2 4.反射基法 Es cos s * 入曈处 辐射亮度L 的计算 L d2 辐射出射度M L L 表观反射率 *
遥感器星上内定标
灯定标
太阳定标
月亮定标
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四、遥感图像机上星上定标
3.星上定标
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四、遥感图像机上星上定标
3.星上定标
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四、遥感图像机上星上定标
3.星上定标
优点+缺点 优点: 可对一些光学遥感实时定标 不足: 大部分只是部分系统定标; 没有模拟遥感器的成像状态; 星上定标系统也不够稳定。
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但传感器的性能会随着空间环境的变化而变 化，经过搬运、安装和操作等过程，定标参数 会失准，因此机上或星上定标十分必要。 遥感卫星升空后并不 能马上投入观测工作
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四、遥感图像机上星上定标
2.机上定标
• 机上定标用来经常性的检查飞行中的定标情 况，一般采用内定标方法。
辐射定标源、定标光学系统都在飞行器上。 • 实施过程与实验室定标有类似之处。 • 人造辐射源 • 辐射定标源进入遥感器的路径与地面物体 类似，通过所有光路并且充满仪器孔径。
场地定标
反映入轨运行的实际情况
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二、遥感图像辐射定标原理
3. 定标的类型 (b)三种类型定标方式的差异 •入瞳辐射值的获取方式不同
实验室定标
机上星上定标
实验室测得
机上星上测得 根据模型计算得到
场地定标
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第六章 第1节 遥感图像的辐射定标与校正
一、遥感图像辐射校正概述 二、遥感图像辐射定标原理 三、遥感图像实验室定标 四、遥感图像机上星上定标 五、场地定标 六、其他定标方法
中国遥感辐射校正场 为了适应卫星定量化遥感技术和遥感资料定量化应 用技术发展的需要，由中国气象局国家卫星气象中心牵 头，国内7个部委的11个单位参加合作，于2000年建成了 “中国遥感卫星辐射校正场”。
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点 • 辐射校正场
辐射校正场包括: 敦煌陆面试验场和青海湖水面试验场
第六章 第1节 遥感图像的辐射定标与校正
一、遥感图像辐射校正概述 二、遥感图像辐射定标原理 三、遥感图像实验室定标 四、遥感图像机上星上定标 五、场地定标 六、其他定标方法
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五、场地定标
1.场地定标的原理与特点 场地定标是指遥感器处于正常运行条 件下，选择辐射定标场地，通过地面同步 测量对遥感器进行定标。
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