什么是遥感影像的DN值

1、遥感影像的 DN值，究竟是何方神圣？【 基础概念 】? 地表反射电磁波，被卫星的传感器记录下来，就得到 DN值；? 是遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值，无单位，是一个整数值；? DN值就是像素值， DN值的大小代表地物反射电磁波的能力，通俗点来讲就是分辨地物，因为不同的地物应该具有不同的 DN值【需要知道的 】? DN值并不是地物真正的光谱值因为受到传感器本身性能、太阳位置、角度条件、天气条件及地形等因素 的影响，传感器所记录的数据与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度值并不 一致；? 怎样才能得到真正的地物光谱值呢 ？将 DN值转换为地物反射率，恢复地物光谱数据本来的面目，称为地物光谱 数据重

2、建，过程如图所示： 遥感器定标（又称为辐射定标）消除传感器本身影响的辐射校正过程【重要性】对于高光谱定量遥感具有十分重要的意义， 只有在精确定标后， 才能获取 真实的地物物理参量， 才能与不同的高光谱遥感数据、 模拟数据进行对比 分析。【具体形式】建立遥感器每个探测元所输出信号的数值量化值 （DN）与该探测器对应像 元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系：Li: 波段 i 的入瞳辐射能量DNi: 波段 i 传感器的输出亮度值Ai: 波段 i 的定标增益系数Bi: 波段 i 的定标偏置量【实施的三个阶段】实验室定标、星上定标、场地定标 实验室定标： 是成像光谱仪在运行前在实验室所接受的定标过程，

3、 包 括光谱定标和辐射定标光谱 定标确定成像光谱仪每个波段的中心波长和带宽辐射 定标绝对 定标通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳 处光谱辐射亮度值与成像仪输出的亮度值（DN）之间的定量关系相对 定标校正遥感器中各个探测元件响应度差异而对卫星遥感器测量到的原始数字进行归一化的工作 星上定标（机上定标）飞行之前的实验室定标会随着环境的变化而变化，由于受到发射的影响和空间工作的温度变化，发射前的定标关系发生变化，因 此实验室定标后飞机或卫星上的定标也是必要的。星上定标的内容和形式基本上与实验室定标是类似的，其中稳定 的光源是主要因素。 场地定标在遥感器处于正常运行条件下，选择辐射的定

4、标场地，通过地面 同步测量对遥感进行定标。 进而对前面两项定标进行检验和修正。 原理：遥感器升空后，在定标场地选择若干像元区，测量成像光谱仪对 应地物的各波段光谱反射率和大气光谱参量， 利用大气辐射传输 模型给出成像光谱仪入瞳处各谱带的辐射亮度， 最后确定它与成 像光谱仪对应的输出的数字量化值的关系，求解定标系数，并进 行误差分析。 大气校正【需要知道的】你了解大气传输理论吗 ？? 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。? 大气对电磁辐射产生的散射和吸收是主要的辐射误差源， 因此，遥感图像的大气校正主要是补偿大气在散射和吸收方面的顺时影响。【常用的两种

5、方法】? 图像统计模型法平场域法 FFT(Flat Field Transfer)内部平均法 IARR(Internal Average Relative Reflectance) 经验线性法 EL(Empirical Line) 波段对比法暗像元法波段对比法回归分析法? 大气辐射传输模型6S模型基于大气物理参数的模型图像统计模型法平场 域 法内部 平 均 法()=R()/F( ) : 相对反射率 R ：像元辐射光谱F：(定标点)平场域平均辐射光谱是一种相对定标方法， 已广泛应用于成像光谱遥感数据处理中。 模 型要求在已处理的影像数据上存在 分布均匀、一定面积的纯净地 物，该区域的平均光谱没有

6、明显的吸收特征 ，区域辐射光谱主要反 映的是当时大气条件下的太阳光谱。处理时， 选择其中某一样区， 并求出其像元的灰度平均值， 然后对 图像中每一个像元均除以该平均灰度值，从而对整幅图像数据进 行定标。()=R()/F( ): 相对反射率 R ：像元辐射光谱F ：全图像平均辐射光谱 假定一幅图像内部的地物充分混杂， 整幅图像的平均光谱基本代 表了大气影响下的太阳光谱信息。 因而把图像 DN值与整幅图像的 平均辐射光谱值的比值作为相对反射率，校正后的结果为相对反 射率值。这种方法假设地面变化使充分异构的，光谱反射特性的空间变化会相互抵消。如果这个假设不成立，得到的反射光谱会有虚假性。经 DN(b

7、)=A(b)* ( )+B(b)A(b)乘积项: 反映了大气传输及仪器设备的放大比B(b)偏移项: 反映了大气辐射值及仪器的零点偏移这种方法 假设地面目标的反射率与成像光谱仪探测器所获得的信 法 号之间具有线性关系 。 DN代表的是波段 b 上给定像元的灰度值，代表的是反射率。暗像 元 法回归 分 析 法使用经验线性法过程中对定标点有如下要求：1）定标点要选择尽可能各向同性的均一地物2）地标点地物在光谱上要跨越尽可能宽的地球反射光谱段3）定标点要尽可能与研究区保持同一海拔高度 该方法的理论依据在于大气散射的选择性 大气散射对长波影 响小，对短波影响大。若图像中存在 亮度为 0 的目标，如深海水

8、体、 阴影等，则其对应图 像的亮度值应为 0，实际上只有在没有受大气影响的情况下， 亮度 值才可能为 0，其他目标由于水气散射、 辐射使得目标的亮度值不 为 0.以陆地资源卫星 TM为例， 1 波段受到散射影响最为严重，其次为 2、3波段，7 波段所受散射影响最小， 则可以把近红外图像看做无 散射影响的标准影像， 对不同波段对比分析计算出大气干扰值。 用长波数据来校正短波数据 。在不受大气影响的波段 （如 TM5）和 待校正的某一波段图像中， 选择由最亮至最暗的一系列目标， 将每 一目标的两个待比较的波段灰度值提取出来进行 回归分析 ，例如： Y（平均值）=a1+b1*X（ 平均值）X（平均值

9、） ：TM5波段的亮度平均值Y（平均值） ：TM1亮度均值 光照及地形校正? 辐射地形校正消除地形造成的影像中同类地物亮度值的差异，提高影像解译精度? 几何校正【首先了解几何畸变】遥感图像在几何位置上发生了变化， 产生行列不均匀， 像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难， 在应用遥感图像前，必须将其准确投影到需要的坐标系中，这就是几何校正。【遥感影像变形的原因】遥感平台位置和运动状态变化、 地形起伏影响， 地球表面曲率的影响大气折射、地球自转的影响等【如何纠正】粗校正首先由接受部门进行校正，这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数纠正系统误差， 即把与传感器有关的测定的校 正数据代入相应的构象方程。精校正在粗校正的基础上， 再由用户根据使用的目的不同或投影及比例尺不同，进一步做几何精校正。【几何精校正中控制点的采样方法】最近邻法双线性法三次卷积法【几何校正与地形（正射）校正的关系】 一般