Landsat系列辐射定标参数整理.pdf

辐射定标参数整理辐射定标参数整理 1. 亮度温度计算亮度温度计算 亮度温度是一个常用的温度概念， 是在卫星高度上传感器探测波段范围内普朗克黑体辐 射函数与传感器响应函数乘积积分得到的辐射值 亮度温度包含有大气和地表对热辐射传导 的影响，不是真正意义上的地表温度。 计算公式： 其中，L为传感器探孔处光谱辐射强度，即星上辐射亮度值，实现像素 DN 值转化为绝对辐 射亮度值。 1.1.1.1. 星上辐射亮度（星上辐射亮度（L L ） 遥感影像的亮度值(DN 值)都是经过量化和纠正过的以 8bit 编码的数字影像，为了精确 反演地物特性，有必要将 DN 值转化为星上辐射亮度值。 1.1.1. Landsat8 L = ML*Qcal + AL 通过查看影像的头文件，可以获取偏差参数：ML(RADIANCE_MULT_BAND_x)和 AL(RADIANCE_ADD_BAND_x)为图像的增益和偏置。 1.1.2. Landsat5/7 QCAL 为经过辐射校正的图像灰度值即 DN 值；Lmax为探测器可检测到的最大辐射亮度， 也是最大灰度值所相应的辐射亮；Lmin为探测器可检测到的最小辐射亮度，也是最小灰度值 所相应的辐射亮度。 表表 1 1 Landsat5 TMLandsat5 TM 的的 LminLmin 和和 LmaxLmax 值值 波段波段 1984/03/01 至至 2003/05/04 2003/05/04 之后之后 Lmin Lmax Lmin Lmax 1 -1.52 152.10 -1.52 193.0 2 -2.84 296.81 -2.84 365.0 3 -1.17 204.30 -1.17 264.0 4 -1.51 206.20 -1.51 221.0 5 -0.37 27.19 -0.37 30.2 6 1.2378 15.303 1.2378 15.303 7 -0.15 14.38 -0.15 16.5 表表 2 2 Landsat7 ETM+Landsat7 ETM+的的 LminLmin 和和 LmaxLmax 值值 波段波段 2000/07/01 之前之前 2000/07/01 之后之后 低低 Gain 高高 Gain 低低 Gain 高高 Gain Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax 1 -6.2 297.5 -6.2 194.3 -6.2 293.7 -6.2 191.6 2 -6.0 303.4 -6.0 202.4 -6.4 300.9 -6.4 196.5 3 -4.5 235.50 -4.5 158.6 -5.0 234.4 -5.0 152.9 4 -4.5 235.50 -4.5 157.5 -5.1 241.1 -5.1 157.4 5 -1.0 47.70 -1.0 31.76 -1.0 47.57 -1.0 31.06 6 0.0 17.04 3.2 12.65 0.0 17.04 3.2 12.65 7 -0.35 16.60 -0.35 10.932 -0.35 16.54 -0.35 10.80 8 -5.0 244.00 -5.0 158.40 -4.7 243.1 -4.7 158.3 QCALmax为传感器接收到的最大灰度值，QCALmin为传感器接收到的最小灰度值。 （1）如如 果没有元数据信息果没有元数据信息， QCALMIN默认值 1 （TM 和 ETM+1)或者 0(MSS)； QCALMAX取默认值 255(TM 和 ETM+)或者 127(MSS)。（2） 如果有元数据信息如果有元数据信息， QCALMIN取值如下： 对于 LPGS Products （The level 1 product generation system）取值为 1，对于 NLAPS Products（National Landsat Archive Production System）在 04 April 2004 之前取值为 0，在 04 April 2004 之后取值为 1；QCALMAX 取值为 127（MSS）, 255（TM、ETM） 。 注： LPGS和NLAPS分别是两种数据处理系统得到的产品， 从2008年12月份开始， L7 ETM+ 和 L5 都是以 LPGS 系统处理，L4 TM 和 MSS 以 NLAPS 系统处理。 表表 3 3 Landsat5/7Landsat5/7 的的 QCALminQCALmin 和和 QCALmaxQCALmax 的值的值 Landsat5 TM Landsat7 ETM+ QCALMIN 1 1 QCALMAX 255 255 1.2.1.2. 预预设设常量常量 K K K1 和 K2 是发射前预设的常量，具体值如下表所示。 K1 K2 Landsat5 TM (band6) 607.76(需核实) 1260.56 Landsat7 ETM+ (band6) 666.09 1282.71 Landsat8 TIRS (band10) 774.89 1321.08 Landsat8 TIRS (band11)* 480.89 1201.14 2. 大气顶层反射率（表观发射率）大气顶层反射率（表观发射率） 6.1.6.1. Landsat 5/7Landsat 5/7（TM/ETMTM/ETM） = d2 cos 其中：地面相对反射率；D日地天文单位距离；L传感器光谱辐射值， 即大气顶层的辐射能量； ESUN大气顶层的太阳平均光谱辐射， 即大气顶层太阳辐照度； 1注： 注：Landsat7 热红外波段（热红外波段（Band 6）在格式）在格式 1 时总设置为低增益时总设置为低增益(6L)，格式，格式 2 时总设置为高增益时总设置为高增益(6H) 太阳天顶角（单位为弧度） 。 相关参数可以通过不同途径获得。其中：日地天文单位距离 D1 - 0.01674 cos(0.9856 (JD-4)/180)；JD 为遥感成像的儒略日（Julian Day） ，可以通过儒略日算法模块获得； 太阳天顶角90太阳高度角； 太阳高度角可以从遥感数据的头文件中获得； 大气顶层太 阳辐照度（ESUN）从遥感权威单位定期测定并公布的信息中获取。 具体计算方式： 地天文单位距离地天文单位距离 D： 儒略日计算： JD=1721103.5+INT(365.25*Y)+INT(30.6*M+0.5)+D 日地距离计算： D=1 - 0.01674 *cos(0.9856*(JD-2451545)*/180/36525) 其中 Y M D 分别 为年月日 太阳天顶角太阳天顶角90太阳高度角 （单位：弧度） 太阳高度角在头文件中（SUN ELEVATION） 在该头文件中为：太阳天顶角90SUN ELEVATION 大气顶层太阳辐照度大气顶层太阳辐照度（ESUN）可从遥感权威单位定期测定并公布的信息中获取； 大气顶层太阳辐照度（ESUN） Band Band1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7 Band8 L4 TM 1957 1825 1557 1033 214.9 80.72 L5 TM 1957 1826 1554 1036 215.0 80.69 L7 ETM+ 1969 1840 1551 1044 225.7 82.07 1368 6.2.6.2. Landsat 8Landsat 8（OLIOLI） =( Mp*Qcal + Ap)/sin(se) Mp 为 增 益 参 数 （ REFLECTANCE_MULT_BAND_x ） , Ap 为 偏 移 参 数 （REFLECTANCE_ADD_BAND_x） ，SE 为太阳高度角（SUN_ELEVATION）