地理信息系统第二章第一节课件精.ppt

地理信息系地理信息系统第二第二章第一章第一节课件件第1页，本讲稿共34页主要内容主要内容第一节 辐射校正第二节 几何校正第三节 数字镶嵌 本章主要分析遥感本章主要分析遥感本章主要分析遥感本章主要分析遥感数据获取过程中产生的数据获取过程中产生的数据获取过程中产生的数据获取过程中产生的辐射畸变、几何畸变的辐射畸变、几何畸变的辐射畸变、几何畸变的辐射畸变、几何畸变的原因和校正的方法，多原因和校正的方法，多原因和校正的方法，多原因和校正的方法，多幅遥感数据的拼接处理幅遥感数据的拼接处理幅遥感数据的拼接处理幅遥感数据的拼接处理方法。这些都是遥感数方法。这些都是遥感数方法。这些都是遥感数方法。这些都是遥感数据的预处理。据的预处理。据的预处理。据的预处理。第2页，本讲稿共34页第一节第一节 辐射校正辐射校正一、基本概念二、辐射误差来源三、系统辐射误差校正四、传感器辐射校正五、大气校正六、地面辐射校正第3页，本讲稿共34页辐射校正定义辐射校正定义第4页，本讲稿共34页辐射校正目的辐射校正目的尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大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气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声引起的传感器的测量值与目标避免的噪声引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐亮度等物理量之间的光谱反射率或光谱辐亮度等物理量之间的差异，尽可能恢复图像的本来面目，为的差异，尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的分割、分类、解译等后续工作遥感图像的分割、分类、解译等后续工作打基础。打基础。第5页，本讲稿共34页一、基本概念一、基本概念1、立体角：一个锥面所围成的空间部分称为立体角。用来度量一个方向上某个面接受的辐射量的大小。第6页，本讲稿共34页2、辐射通量、辐射通量单位时间通过某一表面的辐射能量，单位W。通过单位面积的辐射通量，称为辐射通量密度。第7页，本讲稿共34页3、辐照度、辐照度被辐射的物体单位面积上的辐射通量，单位W/m2即指投射到一表面上的辐射通量密度。辐射源辐射源辐射源辐射源辐照度辐照度辐照度辐照度辐辐辐辐射射射射出出出出射射射射度度度度被辐照物被辐照物被辐照物被辐照物辐射体辐射体辐射体辐射体第8页，本讲稿共34页辐照度，是入射到被照物单位面积的辐射通量,与辐射通量密度W有相同的量纲 第9页，本讲稿共34页4、辐亮度、辐亮度假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向不同而不同。辐亮度定义为沿辐射方向、单位面积、单位立体角内的辐射通量。单位瓦瓦瓦瓦 /米米米米 球面度球面度球面度球面度W/(m2sr)辐亮度是位置、方向和时间的函数通量通量通量通量 面辐射源面辐射源面辐射源面辐射源A A第10页，本讲稿共34页辐射亮度辐射亮度L与观察角与观察角无关的辐射源，无关的辐射源，例如：例如：1）粗糙表面；）粗糙表面；2）涂有氧化镁的表面）涂有氧化镁的表面遥感光谱测量遥感光谱测量标准标准版版；3）太阳；）太阳；4）真正的朗伯源）真正的朗伯源绝对黑体绝对黑体第11页，本讲稿共34页5、反射率、吸收率、透射率、反照率、反射率、吸收率、透射率、反照率反照率：是指地表在太阳辐射的影响下，反射辐射通量与入射辐射通量的比值。针对某一波段电磁波第12页，本讲稿共34页反照率与反射率区别反照率与反射率区别反射率（reflectance)一般针对某一波段范围，反照率（albedo）则用来表示全波段的反射能量与入射能量之比。比如：在TM1 band一般说反射率是多少。但到了可见光波段一般说反照率是多少。它是反演很多地表参数的重要变量，反映了地表对太阳辐射的吸收能力。第13页，本讲稿共34页二、辐射误差来源二、辐射误差来源传感器的响应特性大气的影响光照条件（太阳高度角和地形影响）第14页，本讲稿共34页（一）传感器的响应特性（一）传感器的响应特性对于该两项误差，卫星接收站地面处理系统通常采用楔校准模型和增益校准模型，对卫星图像进行处理，消除传感器的光电转变辐射误差和增益变化的误差。1 1、光学摄影机引起的辐射误差、光学摄影机引起的辐射误差传感器的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，传感器的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，会造成图像辐射的畸变。会造成图像辐射的畸变。2 2、光电扫描仪引起的辐射误差、光电扫描仪引起的辐射误差 光电转换误差光电转换误差 探测器增益变换引起的误差探测器增益变换引起的误差 第15页，本讲稿共34页（二）大气作用（二）大气作用 地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用和吸收作用。大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。变。散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。低了图像的质量。第16页，本讲稿共34页大气散射集中在太阳辐射能量最强的可见光区。因此，散射是太阳辐射衰减的主要原因。程辐射即路径辐射，指一部分太阳辐射在到达地表目标物前就直接被大气散射到太空并被传感器接收。这部分太阳辐射参与了辐射平衡，但它们并不携带任何有关目标物的信息，因此大气纠正必须将这部分路径辐射剔除出去。第17页，本讲稿共34页在可见光短红外光谱区，地球本身辐射可以忽略，只考虑太阳光辐射。传感器接收到的辐射地表对太阳光的反射辐射被大气散射的太阳光在地表的反射辐射大气的上行散射辐射（程辐射）第18页，本讲稿共34页在中红外和热红外区域，传感器接收的能量主要来源于地球的热辐射，其能量分为三个部分。地表热发射辐射 大气下行热发射辐射被地表反射后的辐射 大气上行热发射辐射第19页，本讲稿共34页3、光照条件、光照条件第20页，本讲稿共34页三、系统辐射校正三、系统辐射校正第21页，本讲稿共34页五、大气校正五、大气校正大大气气校校正正就就是是指指消消除除由由大大气气散散射射引引起起的的辐射误差的处理过程辐射误差的处理过程。波段对比法统计学方法辐射传递方程计算法第22页，本讲稿共34页（一）波段对比法（一）波段对比法理论依据：大气散射的选择性方法：回归分析法/暗像素法 直方图法第23页，本讲稿共34页1、回归分析法基本思想、回归分析法基本思想大气散射随着波长的增大而减小，在红外波段散射作用几乎为0，根据红外波段的这个特点，利用回归分析方法对其他波段进行大气纠正。第24页，本讲稿共34页第25页，本讲稿共34页第26页，本讲稿共34页2、直方图法、直方图法如果图像内包括暗色地物或地形阴影，可以从各个波段中减去其最小的亮度值（或者一个阴暗地区的平均亮度值）来进行校正。第27页，本讲稿共34页v如果在某一像场中存在亮度值为零的目标地物，地物是深海水区如果在某一像场中存在亮度值为零的目标地物，地物是深海水区或地形阴影区，则任一波段亮度值都应为零。所以只要对选择区或地形阴影区，则任一波段亮度值都应为零。所以只要对选择区域内波段的图像进行灰度统计给出其直方图，则直方图上频率最域内波段的图像进行灰度统计给出其直方图，则直方图上频率最小的灰度值就是小的灰度值就是大气散射导致的程辐射值大气散射导致的程辐射值。大气校正就是移。大气校正就是移动直方图的最小值至零值位置。动直方图的最小值至零值位置。调整前直方图 亮度值亮度值亮度值亮度值 亮度值亮度值亮度值亮度值调整后直方图像元数百分比像元数百分比/%/%像元数百分比像元数百分比/%/%第28页，本讲稿共34页第29页，本讲稿共34页第30页，本讲稿共34页(二二)统计学方法统计学方法第31页，本讲稿共34页（三）辐射传递方程（三）辐射传递方程第32页，本讲稿共34页第33页，本讲稿共34页六、地面辐射校正六、地面辐射校正（一）太阳辐射校正（二）地形校正第34页，本讲稿共34页