遥感地学分析第二章2014

遥感地学分析

胡伟平第二章遥感数据及其预处理第1节遥感数据1.物理属性与成像性能（１）多源性人类认识地球的进程：古代：身体本能＼肉眼;记录方式：文字＼示意图地理大发现后：新航线＼新大陆＼环球，首次完成对地球作为一个星球的认识；关键技术：航海，航海日志近代：飞机（莱特兄弟）现代：太空－卫星＼宇宙飞船:６０年代的气象卫星\７０年代开始地球资源卫星\７０年代末海洋卫星\８０年代高分辨率商业卫星（ＳＰＯＴ）

现在：雷达＼高光谱＼网络化网络化＼全球化＼动态化＼实时化观测（全民）

以美国为代表的西方发达国家从1999年起投资100亿美元实施EOS计划，专门成立了CEOS(地球观测委员会)，发射数十颗对地观测系统(EOS)。地球观测系统(EOS)计划，包括：

·气象卫星系例：

NOAA-TIROS系列(美)ESSA系列

Nimbus系列原苏联流星气象卫星系列(Meteop)日本对地静止气象卫星(GMS)地球同步天气卫星(GOES，SMS)系列(美)国际气象卫星(DMSP)系列(美)高层大气研究卫星(UARS)系列欧空局的Meteosat风云卫星(FY)系列(中国)国际对地观测技术

只有航天遥感才能提供全球性、重复性的连续对地观测数据，这类数据可用于对地球系统作为一个整体进行理解。下面将对以美国为首的对地观测系统和其它国家的卫星观测计划简述如下。

(1)美国的地球观测系统(EOS)美国宇航局(NASA)已制订了一个循序渐进的观测和数据管理战略，以向科学家提供与地球系统科学有关的观测数据。行星地球计划(MTPE)是对美国全球变化研究计划(USGCRP)的一大贡献，而EOS是雄心勃勃的MTPE计划的核心。EOS计划用了近20年时间的准备，现已出台。它的基本设计要求是提供足够长时间的数据记录序列(即一个完整的太阳周期)，以帮助科学家区分人类活动和自然力对地球系统的各种影响2)地球观测系统的彩色卫星(EOS-COLOR)该卫星亦计划在1998年实施，主要目标是收集有关海洋初级生产率的数据。EOS-COLOR将观测海洋水色和生产率(包括对海洋叶绿素、浮游植物的观测)，并强调理解海洋在全球碳循环中的作用。EOS-COLOR继续海星(SeaStar)计划的海洋宽视场传感器探测。在MODIS能在EOS-AM和PM上工作之前，该计划提供连续的观测数据。

3)地球观测系统的气溶胶计划(EOS-AERO系列)EOS-AERO主要用来测定穿越平流层的中层对流层中的气溶胶、O3、水汽、云及所有与辐射和大气化学有关的参量。

4)地球观测系统的下午经过系列(EOS-PM系列)这个系列将在下午经过时(1：30PM)收集有关星载大气探测器的气象数据。观测值包括云的形成、降水、和辐射性质，大气温湿度剖面，大气-海洋能量和水通量及动量，海冰范围，土壤水分及陆地雪被等。一些传感器由欧洲提供。主要传感器有大气红外探测仪(AIRS)、先进的微波探测仪(MHS)、云及地球辐射能量系统(CERES)、微波湿度探测仪㈣田S)、MODIS、多频微波成象辐射仪MIMR)。EOS-PM卫星系列要求飞行特性一致(如轨道参数)。EOS-PM在2001年实施。

5)地球观测系统的测高计划(EOS-ALT卫星系列)EOS测高计划的目标是要获取海洋循环、冰盖质量平衡及相对海平面变化的高精度测量数据。计划在2000年年初实施。卫星携带的主要传感器系统由地学激光高度计系统(GLAS)、Topex微波辐射计(TMR)、卫星集成的多谱勒轨道成象及无线电定位仪(DORIS)和固态高度计(SSALT)。SSALT用来测量海洋表面形态，据此可推断海洋循环；亦可用来测量风速和波高。GLAS用来收集冰盖剖面数据。DORIS为空间飞行器精确定位，而TMR则为校正高度计的数据而设计

6)地球观测系统的化学计划(EOS-CHEM系列)EOS化学计划系列卫星于2003年开始发射，其目的是为了测量大气化学成分和动力学，化学-气候交互作用，及大气和海洋间化学与能量交换等变量。部分传感器有待日本提供。EOS化学计划将与EOS上午经过和EOS气溶胶计划一起提供与对流层、低层平流层动态和化学成分变化及对流层-平流层化学交换的有关数据。EOS科学计划将结合多种仪器测得的同类数据，使用一些仪器测得的数据来纠正其它仪器测得的数据，以提供多于一种仪器产生的数据产品。计划允许提取由单个仪器不能胜任的可靠数据。

(2)美国的商用小卫星计划传统的地球观测卫星已形成三大类型：侦察、气象和地球资源。现在第四类商用小型地球观测卫星系统已开始出现。在未来的十年里，将发射百余颗这四种类型的卫星，美国的一些商用小卫星公司发射了首批商用高分辨率地球观测卫星系统。开创商业性地球观测卫星的新时代，引起整个摄影测量和遥感界的一场革命。代表:(3)日本1992年日本国家空间发展局(NASDA)和日本国际工贸部联合发射的日本地球资源卫星1号(JERS-1)。该卫星所携带的SAR和光学传感器(OPS)能用于冰川现象、土地利用(农林业)调查、沿海地区观测、土质制图及环境和灾害监测。先进的地球观测卫星(ADEOS，日本)卫星包括二台由日本NASDA发展的核心传感器加上六台由其它国际伙伴提供的传感器。日本NASDA研制的核心传感器为海洋色温扫描仪(OCTS)和先进的可见光／近红外辐射仪(AVNIR)。热带雨测量计划(TRMM)是NASA与NASDA的联合项目，它的主要目的是测量热带降水，并由此衍生出水文循环和大气动态。TRMM将测量热带地区潜热的每日变化和传导过程。日本提供降水雷达仪(PR)，NASA提供空间飞行器及承担仪器组合任务。(4)法国法国的太阳同步极轨卫星系列(SPOT系列)广为人知。SPOT地球观测计划始于1977年。SPOT-1首先在1986发射成功，所携带的传感器为高分辨率可见光传感器HRV，可以获得10m(全色)和20m(多光谱)高空间分辨率观测图象，主要用于土地利用、农林业、地质、制图及区域规划等；SPOT-3(1993年9月发射)携带极地臭氧和气溶胶测量仪，用于03等大气化学成分的测量。SPOT-5：2002年5月发射。中国对地观测技术

从70年代起，中国开始从事空间遥感与应用，先后发射了15颗返回式遥感卫星和极轨卫星，研制了包括成象光谱仪和多极化合成孔径雷达等在内的多种传感器，目前正在发射多分辨率地球资源卫星。

(2)陆地卫星系列CBERS-01/02,02BHJ-1A/1B/1CZY-1-02C,ZY-3实践9号（SJ9-A/B）高分一号（2013，4月）2米全色高分二号（2014，8月）1米全色（3）海洋卫星系列HY-1A/B,2002,可见光、近红外（水色）HY-2,2011，微波（动力要素）

(4)科学实验类

遥感卫星：21号，9月8号，2014

（２）量测性能与几何分辨率（３）辐射性能与辐射分辨率（４）光谱分辨率（５）时间分辨率（６）成像性能传递地物辐射信息分辨率和最小尺寸地物的能力分解力（１ｍｍ长图象上能将绝对反差的线条分开成像的数量）清晰度（传递地物形状的能力）反差频率特性（地物空间频率结构方面如何以遥感图象传递景物反差的）解像率（图象上最小的能分辨的地物尺寸）２．信息性能（１）解译可能性（２）简单人工（自然）地物识别（３）复杂地物识别概率

3.常用遥感数据特点遥感摄影像片遥感扫描影像微波影像3.1、遥感摄影像片遥感摄影像片的种类遥感摄影像片的特点

遥感摄影像片的种类遥感探测中采用了多种遥感摄影像片，常见的包括可见光黑白像片、黑白红外像片、彩色像片、彩红外像片、多波段摄影像片和热红外摄影像片。可见光黑白像片采用的胶片乳剂感光范围在0.36～0.72μm之间，它与人眼对光的敏感范围0.4～0.7μm接近，像片上的明暗色调与人们日常熟悉的真实景物明暗色调近似，与真实景物相比，像片上反差稍低，加上黑白像片多为航空像片，具有高分辨率，像片上的各种目标地物与现象很容易为人们判读。

遥感摄影像片的种类黑白红外像片采用的胶片乳剂对蓝色、紫色、红色和近红外光敏感。由于植被类型在近红外波段具有较高的光谱反射率，采用红色滤光片对红外像片胶片曝光后，可以增强目标地物与背景的反差，大大增加不同植被之间的反差。我们在黑白红外像片上看到的地物色调，与人们日常熟悉的真实景物不同，它的明暗色调是由地物在近红外波段反射率强弱所决定的。

遥感摄影像片的种类彩色像片采用的胶片乳剂分别对蓝色、绿色和红色敏感，彩色胶片上记录的影像信息，经过显影洗印后获得的像片能够达到或接近天然彩色。它与人们日常熟悉的真实景物色彩非常相似，因此利用彩色像片解译要比黑白全色像片更加容易。采用航空彩色像片解译，可以提高判读精度，缩短解译时间，但是一些目标地物在可见光波段反差对比不明显，在彩色图像上则不易于判读。

遥感摄影像片的种类彩红外像片的胶片乳剂分别对绿色、红色和近红外光敏感，经过显影洗印后获得的彩红外像片上各种地物颜色与人们日常熟悉的真实景物不同。原来的绿色地物被赋予蓝色，原来的红色地物被赋予绿色，反射红外线的地物被赋予红色。

摄影像片的特点遥感摄影像片绝大部分为大中比例尺像片，在像片中各种人造地物的形状特征与图型结构清晰可辨，这为解译者提供了更多的依据。遥感摄影像片绝大部分采用中心投影方式成像，对于没有经过正射纠正的遥感摄影像片，其边缘分布的高耸楼房或起伏形状的物体，其形状会有明显的变形。需要对摄影像片进行正射纠正。3.2遥感扫描数据常见遥感扫描影像的主要特点遥感扫描影像特征与解译方法常见遥感扫描影像的主要特点MSS影像

为多光谱扫描仪（MultiSpectralScanner）获取的影像。第一颗至第三颗地球卫星（Landsat）上，反束光导管（RBV）摄像机获取的三个波段摄影像片分别称为第1、2．3波段，多光谱扫描仪获取的4个波段为4、5、6、7波段（两个波段为可见光波段，两个波段为近红外波段）。第4、5颗星上多光谱扫描仪获取的4个波段扫描影像后重新被分别命名为1、2、3、4波段。30常见遥感扫描影像的主要特点MSS影像多光谱扫描仪探测器上获取的目标地物模拟信号经过模/数转换，以数字形式记录下不同波段的特征值，这些特征值经过采样与归一化处理，以64级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性。因此，MSS影像上每个像元可以具有0～63级亮度值，由于人眼只能分辨出十几种灰度，这些亮度值又按照一定的区间归并为14级灰度，当采用电子束扫描胶片使它曝光产生遥感影像时，每个像元的亮度值被转换为对应的灰阶，同时每幅遥感影像下部也曝光产生一个灰阶尺。像元的亮度值为0时，影像上像元的灰阶为黑色，像元的亮度值为63时，影像上像元灰队为白色，像元值从0向63增加时，其灰队也按照一定分级规则由黑转白。由于影像复制时像元灰阶与灰度尺受到同样因素的影响，这样解译者可以利用灰度尺来衡量像元的灰阶。常见遥感扫描影像的主要特点MSS影像严格说来，MSS像片的每一行不同部位的影像比例尺都是不相同的。例如，Landsat-1在标准轨道高度上，瞬间视场对应的地面分辨率为79m，图像边缘比例尺变小。MSS图像像元是个矩形，它在卫星前进方向上的边长由MSS瞬间视场角决定，在扫描线方向（近似东西方向）像元边长是由像元采样速率决定的。常见遥感扫描影像的主要特点MSS各波段的应用第4波段为绿色波段，对水体有一定透射能力，在清洁的水体中透射深度可达10～20m，可以判读浅水地形和近海海水泥沙。由于植被在绿色波段有一个次反射峰，可以探测健康植被绿色反射率。第5波段为红色波段，可用于城市研究，对道路、大型建筑工地、砂砾场和采矿区反映明显。在红色波段，各类岩石反射更容易穿过大气层为传感器接收，也可用于地质研究。可明显反映河口区海水团涌入淡水的情况，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物质与河水浑浊度有明显反映。可区分沼泽地和沙地，可以利用植物绿色素吸收率进行植物分类。常见遥感扫描影像的主要特点MSS各波段的应用第6波段为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可区分健康与病虫害植被。水体在此波段上具有强烈吸收作用，水体呈暗黑色，含水量大的土壤为深色调，含水量少的土壤色调较浅，水体与湿地反映明显。第7波段也为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可用来测定生物量和监测作物长势。水体吸收率高，水体和湿地色调更深，海陆界线清晰。该波段还可用于地质研究，划出大型地质体的边界，区分规模较大的构造形迹或岩体。常见遥感扫描影像的主要特点TM影像为专题绘图仪（ThematicMapper）获取的图像。从Landsat-4起，发射的卫星上加装了TM来获取地球表层信息。TM在光谱分辨率、辐射分辨率和地面分辨率方面都比MSS图像有较大改进。在光谱分辨率方面，它增加了蓝色波段、短波红外波段和热红外波段。遥感器设计制造人员根据MSS数据使用的经验与光谱适用范围研究结果，TM在波长范围与光谱位置上都作了调整。在辐射分辨率方面，TM采用双向扫描，改进了辐射测量精度，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性，一些在MSS中无法觉察出的地物电磁波辐射中的细小变化，现在可以在TM波段内观测到。在地面分辨率方面，TM瞬间视场角对应的地面分辨率为30m（第6波段为120米）。常见遥感扫描影像的主要特点TM影像

1999年4月15日发射的

Landsat-7，采用了

ETM＋（增强加型专题绘图仪）遥感器来获取地球表层信息，它与TM的区别是增加了全色波段（0.5～

0.9微米），分辨率为

15m，并改进了热红外波段的空间分辨率（60米）。

常见遥感扫描影像的主要特点SPOT图像SPOT遥感影像产品包括：

1A级产品，包括70mm胶片、HDDT（高密度数字磁带）、CCT（计算机兼容磁带）和CD-ROM（光盘）上记录的影像数据，这种产品没有进行任何辐射与几何纠正，为SPOT数据的即时产品。1B级产品，包括24mm胶片、HDDT、CCD、CD-ROM为载体的影像数据，这种产品对原始数据进行了辐射与几何纠正。2级产品，包括24mrn胶片、采用

HDDT和

CD-ROM记录的影像数据，采用6～9个地面控制点对每景图像做了几何精纠正，并且把遥感影像变换到某种地图投影上，例如UTM投影。

3级产品进行了正射纠正，通过控制点可以对相同地区两幅影像进行匹配。常见遥感扫描影像的主要特点SPOT图像主要应用领域

SPOT卫星的主要任务是监测自然资源分布，特别是监测农业、林业和矿产资源，观测植被生长状态与农田含水量等项，对农作物进行估产，了解城市建设与城市土地利用状况等。各个波段主要应用领域：第一波段为绿色波段，该波段以叶绿素反射曲线的次高峰（0.55微米）为中点，可区分植被类型和评估作物长势，对水体有一定的穿透深度，在干净水域能够穿透10～20m的深度，可以区分人造地物类型。第二波段为红色波段，该波段与MSS第5波段和TM第3波段很接近，在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为90％，是叶绿素反射曲线的低谷区，据此可以识别农作物类型，对城市道路、大型建筑工地反映明显，可用于地质解译，辨识石油带、岩石与矿物等。常见遥感扫描影像的主要特点SPOT图像主要应用领域第三波段为近红外波段，分别与MSS第7波段和TM第4波段接近。在晴朗天气下，该波段的大气透过率约为95％，是叶绿素反射率曲线的强反射率区。据此可以检测作物长势，区分植被类型。在灰度图像上植被表现为浅白色调，干净水域的水面反射率为1％，水面呈黑色或者暗黑的色调，该波段图像可绘制水体边界。含水量大的土壤呈现深灰或暗黑色，含水量小的土壤呈现灰白色调，可用来探测土壤含水量。第四波段为短波红外波段，这是SPOT新增加的一个波段，用于探测植物含水量及土壤湿度，区别云与雪。SPOT全色波段，该波段的地面分辨率为10m，５号星后达２．５米．可用于调查城市土地利用现状、区分城市主要干道、识别大型建筑物，了解都市发展状况，据统计，城市总体规划中调查土地利用现状，购买SPOT影像的费用仅仅是航空摄影费用的10%，可节约投入成本。遥感扫描影像特征与解译方法遥感扫描影像特征

目前经常使用的遥感扫描影像都是卫星遥感影像，如

MSS、TM和SPOT遥感图像，这些影像具有以下特征：宏观综合概括性强：1景TM影像，其覆盖范围为34225km2。在影像中，大中地貌类型、山脉走向，水系类型，植被分布和大地构造均能清晰地表现出来。由于受遥感器瞬间视场角的限制，地面景物经过了自然的综合概括，目标地物仅保留了宏观特征，地物的表面细节和细微结构隐含在像元之中。例如，MSS遥感影像提供的地面信息，可以反映出水系的宏观特征，但河流细节特征不明显。空间分辨率高，可以提高景物细节的表现力，但也干扰了地表宏观特征的表现。遥感扫描影像特征与解译方法遥感扫描影像特征信息量丰富：遥感扫描影像采用多波段记录地表各种地物的电磁波信息，MSS图像具有4个波段，TM图像具有7或8个波段，SPOT图像具有5个波段，每个波段都提供了丰富的信息。例如，一景

SPOT图像上全色波段具有

6000*6000个像元，每个像元对于地面100m2的范围，信息量巨大。动态观测：地球资源卫星与飞机不同，一旦发射进入太空，就一刻不停地围绕地球运转，以一定周期重复扫描地球表面，并向地面接收站及时发送最新获取的扫描影像。利用其遥感影像，可以对同地区感兴趣的目标地物进行动态监测，了解它们的变化。例如，利用TM图像监测郊区土地利用的变化，可了解城市化发展对郊区农用土地资源的影响。

3.4微波数据微波影像的特点微波影像的应用范围

微波影像的应用范围

在目前遥感成像技术所能利用的电磁波段中，微波波段是波长最长的一个波段，根据应用的需要，这个波段被细分为8个波段，其中成像雷达通常采用的波段有5个（Ka、X、C、L、P）。在地学研究领域，经常采用Ka及X波段成像雷达进行资源与环境调查。雷达影像可应用于以下领域：海洋环境调查。根据微波影像色调差异，可以获取海冰厚度、分布海域、冰山高度、冰与水分布的边界，检测海洋大面积石油污染等。微波影像色调差异与浅海地形地貌具有一种直接相关性，从微波影像上可以了解浅海地形和水深状况。对微波影像作快速富里叶变换，可以确定二维海浪谱、海表面波的波长、波向和内波。微波影像的应用范围地质制图和非金属矿产资源调查。雷达影像上断层和断裂带等线性构造明显，可以制作大面积小比例尺地质图，由于雷达对地表具有一定穿透能力，可识别埋藏在浅层地表的泥炭、煤等非金属矿产资源。洪水动态监测与评估。1998年入汛以后，长江发生历史罕见的全流域性大洪水；嫩江、松花江也发生超历史记录的特大洪水。中科院中国遥感卫星地面站利用加拿大Radarsat微波影像，与其他遥感卫星资料进行比较，对受灾地区进行全过程全流域的动态监测与评估。微波影像的应用范围地貌研究和地图测绘。SAR的分辨力与距离是无关的，它不会随着距离的增加而降低。SAR能够以很高的分辨力提供详细的地面测绘资料和地形影像，它可以应用于地貌研究。为了获取地表三维信息，近年来干涉合成孔径雷达正逐步在地形测量中得到应用，它利用雷达的干涉技术来获取目标地物的高度信息，经过数据处理，干涉雷达数据可以形成高分辨率的三维图像，它的发展日益引起人们的重视。军事侦察。合成孔径雷达SAR采用侧视雷达成像，可以不直接飞越某一国家而能从边境另一侧对该国进行军事侦察。因此，在美国的综合机载侦察战略中，SAR因其全天候能力而被列为基准的成像手段。装备SAR的飞机包括载人侦察机如U－2和SR－71间谍飞机，战斗机和轰炸机如F-15战斗机和F/A-18战斗轰炸机以及B－2轰炸机。3.5其他数据

近景遥感第2节遥感数据的预处理1.遥感数据的几何误差几何变形当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，即说明遥感影像发生了几何畸变。遥感影像的总体变形（相对于地面真实形态而言）是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，因此遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。而用户拿到这种产品后，由于使用目的不同或投影及比例尺的不同，仍旧需要作进一步的几何校正。必要性：Ａ．信息量测分析与制作专题图件的需要Ｂ．复合分析的需要Ｃ．更新地形图的需要类型：光学纠正＼数字纠正１．１几何变形误差的影响因素遥感图像的几何变形误差分为：静态误差和动态误差两大类。静态误差是指在成像过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差；动态误差则主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。静态误差又分为：内部误差和外部误差两类变形误差。内部误差：主要是由于传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的，它随传感器的结构不同而异，误差较小。如：对于框幅式航空摄影机，有透镜焦距变动、像主点偏移、镜头光学畸变等误差；对于多光谱扫描仪(Mss)，有扫描线首末点成像时间差、不同波段相同扫描线的成像时间差、扫描镜旋转速度不均匀、扫描线的非直线性和非平行性、光电检测器的非对中等误差外部变形误差：指的是传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各因素所造成的误差。如:传感器的外方位(位置、姿态)变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。

1.8其他情况２遥感数字影像几何纠正的一般过程3.其他几何纠正方法共线方程等4遥感数据的辐射误差及其处理４．1辐射校正概述

4．1．2辐射传输方程传感器所接收的电磁能的各种成分如图4．1

4．1．3辐射误差产生的原因传感器观测目标的反射或辐射能量时，所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差值称为辐射误差。

辐射误差产生的原因有两种，传感器响应特性和外界(自然)条件，后者包括太阳照射(位置和角度)和大气传输(雾和云)等条件。

1．因传感器的响应特性引起的辐射误差

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主要是由光学镜头中心和边缘的透射光强度不一致造成的，它使同一类地物在图像上不同位置有不同的灰度值。

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主要包括两类：一类是光电转换误差，即在扫描方式的传感器中，传感器接收系统收集到的电磁波信号需经光电转换系统变成电信号记录下来，这个过程所引起的辐射量误差。另一类是探测器增益变化引起的误差。

2．因大气影响引起的辐射误差

太阳光在到达地面目标之前，大气会对其产生吸收和散射作用。同样，来自目标物的反射光和散射光在到达传感器之前也会被吸收和散射。入射到传感器的电磁波能量除了地物本身的辐射以外还有大气引起的散射光。从辐射数据处理的角度看，进入传感器的辐射畸变成分包括：大气的消光(吸收和散射)、天空光(大气散射的太阳光)照射、路径辐射。大气的影响中主要研究大气散射的影响。散射是大气中的分子和颗粒对光波多次作用的结果，散射效应随电磁波波长和散射体的大小不同而不同。按大气中颗粒对电磁波波长选择的不同，散射分为选择散射和非选择散射。波长越短，散射越厉害。按大气中颗粒大小不同而分为瑞利(Rayleigh)散射和米(Mie)散射。

散射使影像的反差比降低.

反差比降低则使影像的分辨率降低.

太阳高度角还会使图像上产生阴影压盖其他地物影像，从而影响了遥感图像的定量分析和自动识别。太阳方位角的变化也会改变光照条件，太阳方位角引起的图像辐射值误差通常只对图像细部特征产生影响。为了尽量减少太阳高度角和方位角引起的辐射误差，遥感的卫星轨道大多设计在同一个地方时间通过当地上空，但由于季节的变化和地理经纬度的变化，造成太阳高度角和方位角的变化是不可避免的。

2)地形起伏引起的辐射误差太阳光线和地表作用以后再反射到传感器的太阳光的辐射亮度和地面倾斜度有关。太阳光线垂直入射到水平地表和有一定倾角的坡面上所产生的辐射亮度是不同的，这样由于地形起伏的变化，在遥感图像上会造成同类地物灰度不一致的现象

4．其他原因引起的辐射误差遥感影像中有时因各检测器特性的差别、干扰、故障等原因引起不正常的条纹和斑点，它们不但造成直接引用错误信息，而且在统计分析中也会引起不好的效果，应该予以消除或减弱。条纹误差主要是由检测器引起的。斑点误差主要由噪声或磁带的误码率等原因造成，具有分散和孤立的特点。

4．1．4辐射校正的目的

辐射校正的目的在于：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避免的噪声，而引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异，尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作打下基础。4．2辐射误差校正的原理与方法

2．光电变换系统的特性引起的辐射误差校正4．2．2因大气影响引起的辐射误差校正

4．2．1小节所述的辐射值校准是假定在正常大气条件下对系统辐射强度进行的校准，但实际像场对应的大气类似一个随机畸变系统，为了更精确地校正辐射值，需要进行实际像场大气的校正。消弱由大气散射引进的辐射误差的处理过程称为大气校正。在前期大气校正中主要指对天空散射光的校正。对大气散射校正有三种方法：①野外波谱测试回归分析法；通常通过将野外实地波谱测试获得的无大气影响的辐射值与卫星传感器同步观测结果进行分析计算，以确定校正量；②辐射传递方程计算法：测量大气参数，按理论公式求得大气干扰辐射量；③波段对比法：在特殊条件下，利用某些不受大气影响或影响很小的波段来校正其他波段。

4．2．4其他辐射误差校正1．条纹误差的校正遥感影像中条纹误差判定和消弱的常用方法有：平均值法、直方图法及在垂直扫描线方向上采用最近邻点法或二次褶积法等。图4．10即是采用三次褶积法进行条纹误差校正的效果图。

2.斑点误差的校正

1)斑点的判定当所要判定的像元亮度值fij周围邻点像元亮度平均值之差超过给定阈值；或所要判定的像元与周围像元亮度值的方差减去影像亮度值的平均方差大于给定阈值，则认为该像元是斑点。周围邻点像元的数目可以是如图4．11所示的八邻点或四邻点。

2)斑点的校正

校正后的斑点亮度值取其邻域像元亮度值的平均值或用三次褶积法进行修正。注意斑点的消减应与图像本身的边缘信息区分开来。通常边缘附近的斑点不进行校正，影像四周的像元不进行斑点校正。

3．数字影像的灰度一致化

研究大区域时常常要将几张遥感影像拼接起来，即做镶嵌图。由于影像不是同一时间拍摄的，天气、植被、日照条件均会发生变化，因而存在灰度状况(大小、分布)不一致的问题。这样在做遥感影像的镶嵌图时，除了根据位置找出需要的图像以外，主要的问题是匹配图像的摄影密度和反差比，以制作均匀的镶嵌图。遥感影像亮度值的修正，常用的灰度一致化的方法有两种：

1)等概率变换进行拼接的遥感影像都有重叠部分，此方法利用重叠部分灰度分布应相同这点来进行。具体如下。4．3合成孔径侧视雷达(SAR)数据的辐射校正大气对微波的影响极小，可以全天候取得地面的雷达图像．侧视雷达图像的地面分辨率与平台高度无关.成像雷达按成像机理可分为真实孔径侧视雷达(SLAR)和合成孔径侧视雷达(SAR)。SLAR需要在卫星平台上安装大的雷达天线才能提高方位分辨率，而这几乎是不可能的。目前采用SAR来提高方位分辨率。为了充分利用SAR数据中所包含的信息，若要对所得SAR图像进行解译或从中提取