需要明白的是輻射誤差是在遙感圖像一生成就存在了，而輻射校正是在使用遙感圖像之前的操作。下圖展示了遙感圖像輻射畸變的形成。

1 輻射誤差

指?jìng)鞲衅髟诮邮諄?lái)自地面目標(biāo)物的電磁波輻射能量時(shí)，受遙感傳感器本身特性、大氣作用以及地物光照條件（地形影響和太陽(yáng)高度角影響）等因素的影響，使得遙感傳感器的探測(cè)值與地物實(shí)際的光譜輻射值不一致，更準(zhǔn)確地說(shuō)就是遙感圖像灰度失真了。
具體來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星的光學(xué)透鏡接受到的能量分為3部分（接收到的光的能量，依靠光電轉(zhuǎn)換，記錄下并給與相應(yīng)的灰度值，也就是光的能量與灰度值是密切相關(guān)的），光的能量主要是目標(biāo)物的反射光，但也有其鄰近地物的反射光和大氣散射的能量。
這樣遙感傳感器的測(cè)量值與地物實(shí)際的光譜輻射率就不一致了，所以會(huì)造成傳感器產(chǎn)生輻射誤差，即所拍攝的圖像灰度失真，這種現(xiàn)象就叫做輻射畸變。所以后來(lái)才有輻射校正的操作。
上面說(shuō)了那么多就是，我們只是想要目標(biāo)物體反射回來(lái)的能量，因?yàn)檫@個(gè)才反映了物體的性質(zhì)。

2 輻射校正

輻射校正的目的

消除或修正因輻射誤差而引起的圖像畸變。實(shí)際是為了獲取地表實(shí)際反射的太陽(yáng)輻射亮度值或反射率。
輻射校正盡可能恢復(fù)圖像的本來(lái)面目，為遙感圖像的識(shí)別、分類、解譯等后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。
輻射校正通常包含3個(gè)方面，傳感器校正，大氣校正，地形及太陽(yáng)高度角校正。

2.1 傳感器校正

為了消除傳感器本身所帶來(lái)的輻射誤差，并將傳感器記錄的無(wú)量綱的DN值轉(zhuǎn)換成具有實(shí)際物理意義的大氣頂層輻射亮度或反射率。

2.1.0 大氣頂層輻射亮度和地表反射的太陽(yáng)輻射亮度

需要注意的是，大氣頂層輻射亮度或反射率是指輻射通過(guò)大氣之后的能量，它并不代表地表輻射亮度或反射率的全部。因?yàn)?strong>地表反射的太陽(yáng)輻射亮度或地表反射率在經(jīng)過(guò)大氣之后一定會(huì)有所改變。明確這個(gè)概念性的區(qū)別的主要原因是大氣校正后來(lái)就牽扯到這個(gè)概念。

2.1.1 相對(duì)輻射定標(biāo)和絕對(duì)輻射定標(biāo)

傳感器校正分為相對(duì)輻射定標(biāo)和絕對(duì)輻射定標(biāo)。
絕對(duì)輻射定標(biāo)是建立DN值與實(shí)際輻射值之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，目的是獲取目標(biāo)的輻射絕對(duì)值。絕對(duì)輻射定標(biāo)得到的是大氣頂層的輻射亮度。計(jì)算公式（1）如下：

上式就實(shí)現(xiàn)了將DN值轉(zhuǎn)換為輻射亮度。
那要是想得到反射率呢？反射率和大氣頂層的輻射亮度關(guān)系（2）如下：

對(duì)照公式（1）我們需要測(cè)量的參數(shù)有k,c；它們被稱為定標(biāo)參數(shù)。那么如何獲取呢？

獲取到了定標(biāo)參數(shù)就可以直接對(duì)DN值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，獲得更加準(zhǔn)確的輻射亮度或者反射率。

2. 2 大氣校正

2.2.0 大氣校正的意義和目的

正如上節(jié)提到的那樣，傳感器校正只是得到了更準(zhǔn)確的大氣上層輻射亮度，但是反映地物特性是地表反射的太陽(yáng)輻射亮度。當(dāng)?shù)乇矸瓷涞奶?yáng)輻射亮度經(jīng)過(guò)大氣的時(shí)候，就一定會(huì)發(fā)生變化。所以為了得到更準(zhǔn)確的地表反射的太陽(yáng)輻射亮度值，我們提出了大氣校正這一步。
大氣校正主要為了消除大氣吸收、大氣散射對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊憽?
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按校正原理來(lái)分，大氣校正又分為統(tǒng)計(jì)模型和物理模型。大氣校正的方法如下圖所示：

2.2.1 統(tǒng)計(jì)模型

統(tǒng)計(jì)模型是基于 地表變量和遙感數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系而建立的，不需要知道圖像獲取是的大氣和幾何條件。具有簡(jiǎn)單易行，所需參數(shù)較少的優(yōu)點(diǎn)，但是由于區(qū)域之間具有差異性，統(tǒng)計(jì)模型只適合用于局部地區(qū)，并不具備通用性。

上述的4個(gè)統(tǒng)計(jì)方法并不存在誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣的一個(gè)定性的結(jié)論，只能在特定的圖像中都使用看效果，才能決定誰(shuí)好誰(shuí)差。

2.2.2 物理模型

物理模型根據(jù)遙感系統(tǒng)的物理規(guī)律來(lái)建立的，可以通過(guò)不斷加入新的知識(shí)和信息來(lái)改進(jìn)模型。所需參數(shù)較多且通常難以獲得，模型復(fù)雜。有點(diǎn)物理模型為提高計(jì)算效率會(huì)簡(jiǎn)化某些過(guò)程。
物理模型的理論來(lái)源基于以下認(rèn)知，物理模型認(rèn)為傳感器的輻射亮度L來(lái)自于直接反射L1、鄰近反射L2以及大氣程輻射L3三部分，L =L1+L2+L3。
常用的有MODTRAN模型和6S模型。

2.3 地形及太陽(yáng)高度角校正

這里要解釋的是，地形及太陽(yáng)高度角校正是2個(gè)不同的校正，并不存在承接的關(guān)系，即做完地形校正，未必需要進(jìn)行太陽(yáng)高度角校正。

2.3.1 地形校正

地形校正的目的是消除由地形引起的輻射亮度誤差，使坡度不同但是反射性質(zhì)相同的地物在圖像中具有相同的亮度值。
地形校正主要可以減少遙感圖像中的陰影部分，因?yàn)樗謴?fù)了光譜信息，但因?yàn)殛幱暗拇嬖跁?huì)使得圖像的立體感較強(qiáng)，這是視覺上的感受。要想看是否地形校正是否使圖像質(zhì)量變好了，要看光譜信息是否校正過(guò)來(lái)了。
通常使用余弦校正法，半經(jīng)驗(yàn)C校正進(jìn)行地形校正。
余弦校正法的公式如下：

2.3.2 太陽(yáng)高度角校正

太陽(yáng)高度角校正的目的是通過(guò)將太陽(yáng)光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像校正為太陽(yáng)光線垂直照射時(shí)獲取的圖像，主要用于比較不同太陽(yáng)高度角的圖像，消除不同地方不同季節(jié)不同時(shí)期圖像之間的輻射差異。
也就說(shuō)所有的遙感圖像經(jīng)過(guò)太陽(yáng)高度角校正以后都變成太陽(yáng)光垂直入射所形成的圖像。如下圖所示：

校正的公式要么使用上面一個(gè)，要么使用下面一個(gè)公式，都能進(jìn)行太陽(yáng)高度角校正。

遙感圖像并不是一定要進(jìn)行太陽(yáng)高度角校正，只有在觀測(cè)一個(gè)時(shí)間序列的遙感圖像時(shí)才有必要進(jìn)行太陽(yáng)高度角校正。在這個(gè)時(shí)間序列期間因?yàn)樘?yáng)高度角的變化，造成同一場(chǎng)景的遙感圖像間輻射的差異，從圖像看各時(shí)間序列內(nèi)圖像的亮暗有區(qū)別。要是不進(jìn)行太陽(yáng)高度角變化就無(wú)法知道是地形發(fā)生了變化還是太陽(yáng)高度角變化引起的。
但是對(duì)單幅圖像也可以進(jìn)行太陽(yáng)高度角校正，這樣就可以擯除太陽(yáng)高度角的影響。
最后貼一張地形校正和太陽(yáng)高度角校正的光譜圖。

仔細(xì)看上圖會(huì)發(fā)現(xiàn)，2幅圖光譜的走勢(shì)幾乎沒變，但是經(jīng)過(guò)太陽(yáng)高度角校正之后，整個(gè)圖像的反射率明顯是增大了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的遥感图像的辐射畸变与辐射校正的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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