基于COST模型的遥感影像大气辐射校正

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1、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

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(Thelevel1productgenerationsystem)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。如果卫星数据来自美国的NLAPS(NationalLandsatArchiveProductionSystem)，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(Q

3、CALmin=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,min＝LMINI+QCAL×(LMAXL-LMINL)/QCALMAX(6)其中：QCAL——每一个波段最小DN值；QCALMAX＝255；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

4、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：ρ=π×D2×(LsatI-LhazeI)/（ESUNI×COS2(SZ)）（8）其中:ρ—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

5、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=193.000LMIN_BAND1=-1.520LMAX_BAND2=365.000LMIN_BAND2=-2.840LMAX_BAND3=264.000LMIN_BAND3=-1.170LMAX_BAND4=221.000LMIN_BAND4=-1.510LMAX_

6、BAND5=30.200LMIN_BAND5=-0.370LMAX_BAND6=15.303LMIN_BAND6=1.238LMAX_BAND7=16.500LMIN_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=1-0.01674cos(0.9856×(JD-4)×π/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)

7、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(W˙m-2-sr-1˙μm-1)，选用Landsat-5ESUN数据Band波段123457Landsat-5ESUN195718261554103621580.67Landsat-7ESUN1969184015511044225.782.07从遥感数据的文件中获Landsat-5TM各反射波段的Lmax和Lmin(W˙m-2-sr-1˙μm-1)如下：波段BandLminLmax1-1.520193.000