大气校正作业.doc

基于COST模型的遥感影像大气辐射校正姓名：彭菲学号：107551400600导师：瓦哈甫哈力克 教授专业：人文地理院系：资源与环境科学学院 基于COST模型的遥感影像大气辐射校正一、COST模型基本原理COST概念模型概括为三个步骤:1、将遥感器记录的DN值转换为遥感器的光谱辐射值，即根据遥感器的增益与偏移进行遥感器定标；辐射亮度是大气层顶传感器接受的辐射亮度，其计算公式为：L=Gain*DN+Bias (1)公式1中，Gain为遥感图像的增益，Bias为遥感图像的偏移。由于传感器性能的老化，以上参数也在改变。如果没有Gain和Bias的数据。辐射亮度也可以用下面的公式计算： (2)公式2中，QcaL为某一像元的DN值，即QCAL=DN。QCALmax为像元可以取的最大值255。QCALmin为像元可以取的最小值。如果卫星数据来自LPGS(The level 1 product generation system)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。如果卫星数据来自美国的NLAPS( National Landsat Archive Production System )，则QCALmin=0 (Landsat-5的TM数据属于此类型)。 根据以上情况，对于Landsat-7来说，可以改写为(QCALmin=1)： (3) 对于Landsat-5来说，可以改写为(QCALmin=0)： (4)2、遥感器的光谱辐射值转换成遥感器的相对反射值；Lhazel= LI,min-LI,1% (Chavez,1996) (5)其中：Lhazel大气层光谱辐射值；LI,min遥感器每一波段最小光谱辐射值；LI,1%反射率为1%的黑体辐射值。遥感器的最小光谱辐射值的转换算式为：LI,minLMINI+QCAL(LMAXL-LMINL)/QCALMAX (6)其中：QCAL每一个波段最小DN值；QCALMAX255；LMAXL、LMINI为常数，即遥感器光谱辐射值的上限和下限，从遥感数据头文件或权威部门定期公布信息中获取。黑体辐射值LI,1%的转换算式：LI,1%=0.01*ESUNI*COS2(SZ)/(*D2) (7)LI,1%假设黑体反射率为1%各波段的黑体辐射值。3、消除因大气吸收和散射造成的大气影响，即大气校正，同时计算地理表面像元相对反射率。COST大气纠正概念模型如下：原始DN值星上辐射转换大气校正地球表面象元反射值TM数据地面反射率反演的数学模型（Chaves，1996）可综合表达为： =D2(LsatI-LhazeI)/（ESUNICOS2(SZ) ） （8）其中:地面相对反射率;D日地天文单位距离; LsatI传感器光谱辐射值,即大气顶层的辐射能量; LhazeI大气层辐射值; ESUNl大气顶层的太阳平均光谱辐射,即大气顶层太阳辐照度;SZ太阳天顶角。二、遥感影像基础数据1、本次作业选择遥感影像基本情况如下：卫星：LANDSAT5；条代号：142；行编号：29；中心纬度：44.6125；中心经度：88.8049；日期：2011-10-03；平均云量：0%。 LMAX_BAND1 = 193.000 LMIN_BAND1 = -1.520 LMAX_BAND2 = 365.000 LMIN_BAND2 = -2.840 LMAX_BAND3 = 264.000 LMIN_BAND3 = -1.170 LMAX_BAND4 = 221.000 LMIN_BAND4 = -1.510 LMAX_BAND5 = 30.200 LMIN_BAND5 = -0.370 LMAX_BAND6 = 15.303 LMIN_BAND6 = 1.238 LMAX_BAND7 = 16.500 LMIN_BAND7 = -0.150QCALMAX_BAND1 = 255.0（其他波段同）QCALMIN_BAND1 = 1.0（其他波段同） SUN_ELEVATION = 38.6535566相关参数:日地天文单位距离D=1 - 0.01674 cos(0.9856(JD-4)/180); JD为遥感成像的儒略日,通过儒略日计算公式获得;太阳天顶角=90-太阳高度角;太阳高度角从遥感数据的文件中获得;大气顶层太阳辐照度(ESUNI)从遥感权威单位定期测定并公布的信息中获取，如下：大气层顶平均太阳光谱辐照度ESUN(Wm-2-sr-1m-1)，选用Landsat-5 ESUN数据Band波段123457Landsat-5 ESUN195718261554103621580.67Landsat-7 ESUN1969184015511044225.782.07从遥感数据的文件中获Landsat-5 TM各反射波段的Lmax和Lmin (Wm-2-sr-1m-1)如下：波段BandLminLmax1-1.520193.0002-2.840365.0003-1.170264.0004-1.510221.0005-0.37030.2006-1.23815.3037-0.15016.50003、 操作流程1、遥感图像下载本图像通过地理空间数据云下载如上图所示，打开网页后，进行登陆，搜索乌鲁木齐遥感图，选择一景有2011年数据的图像下载。2、图像数据处理 （1）把下载下来的影像图进行解压后，找到存放影像信息的txt文件，如下，打开后找到该影像的基础数据。（2） 通过COST模型，将基础数据进行运算，得到最后波段运算要输入的一元一次方程。得到结果如下： 1=0.005397202*b1+0.029483529 2=0.044287858*b2+0.121353414 3=0.084748572*b3-0.000547678 4=0.190020277*b4+0.4115151 5=0.196793595*b5+2.015212045 7=0.411687488*b7+3.688088137（3） 打开ENVI软件（File-Open Image File），通过得出的数据进行波段运算（Basic Tools-Band Math），输入并添加得出的一元一次方程，定义使用该方程的波段，输出通过该模型校正得到的校正