Landsat 5和IRS P6數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)說(shuō)明

Landsat5和IRSP6數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)說(shuō)明Landsat5和IRSP6數(shù)據(jù)是兩種應(yīng)用很廣泛的遙感數(shù)據(jù)，在利用兩種數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定量遙感研究過(guò)程中，不少用戶會(huì)對(duì)它們的輻射定標(biāo)問(wèn)題產(chǎn)生疑問(wèn)，現(xiàn)就中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心（中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站）生產(chǎn)的Landsat5TM和IRSP6數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)問(wèn)題做一說(shuō)明（針對(duì)系統(tǒng)級(jí)糾正的FAST格式產(chǎn)品）。1.輻射亮度計(jì)算輻射亮度計(jì)算采用如下的通用計(jì)算公式：-(QCAL-QCAL)+Lminmin1）-(QCAL-QCAL)+Lminmin1）Lmaxmtn九QCAL-QCALmaxmin其中，L）為光譜輻射亮度（w/（m2卩msr））,QCAL為像元的DN值，QCAL和QCALm.n分別為像元可以取得的最大和最小DN值（對(duì)于中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心（中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站）生產(chǎn)的Landsat5和IRSP6數(shù)據(jù),QCAL.=0）,L和L.分別為QCAL=QCAL和QCAL=QCAL.時(shí)的光minmaxminmaxmin譜輻射亮度值。對(duì)于Landsat5TM數(shù)據(jù)，QCAL=255max對(duì)于IRSP6LISS3和LISS4數(shù)據(jù)，QCAL=255，對(duì)于AWIFS數(shù)據(jù),maxQCAL=1023max1.1TM數(shù)據(jù)Lmax和Lmin獲取maxminTM數(shù)據(jù)頭文件中“RADGAINS/BIASES”之后的部分給出的是各波段的L和L.（注意這里給出的并非GAIN和BIAS），單位為mw/（cm2sr），沒(méi)有考maxmin慮波段寬度，需要除以波段寬度將單位變?yōu)閙w/（cm2pmsr），然后乘以10將輻射亮度單位變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)單位（w/（m2pmsr）），再參與有關(guān)的定量遙感計(jì)算。從頭文件計(jì)算TM數(shù)據(jù)各波段的輻射亮度要考慮波段寬度并進(jìn)行單位換算，比較復(fù)雜，另外中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心（中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站）TM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用的輻射定標(biāo)算法與USGSTM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用的輻射定標(biāo)算法接近，而采用USGS給出的定標(biāo)參數(shù)來(lái)計(jì)算輻射亮度不用考慮波段寬度和單位換算，比較方便和精確，因此建議直接利用USGS的定標(biāo)參數(shù)來(lái)進(jìn)行TM數(shù)據(jù)的輻射定標(biāo)［1］，具體如下：L^=gain*DN+bias（2）其中，L九為光譜輻射亮度（w/（m2pmsr），gain和bias為各波段的增益和偏置（w/（m2ymsr）。USGS在2003年5月4日和2007年4月1日分別對(duì)TM數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)算法進(jìn)行了兩次更新，gain和bias參數(shù)的變化情況如表1：表1USGS各波段的gain和bias值處理1984年3月1日至2003年5月5日至2007年4月1日至今時(shí)間2003年5月4日2007年4月1日接收1984年3月1日至1984年3月1日至1984年3月1日至1992年1月1日至?xí)r間2003年5月4日2007年4月1日1991年12月31日今波段gainbiasgainbiasgainbiasgainbias10.602431-1.520.762824-1.520.668706-1.520.762824-1.5221.175100-2.841.442510-2.841.317020-2.841.442510-2.8430.805765-1.171.039880-1.171.039880-1.171.039880-1.1740.814549-1.510.872588-1.510.872588-1.510.872588-1.5150.108078-0.370.119882-0.370.119882-0.370.119882-0.3760.0551581.23780.0551581.23780.0551581.23780.0551581.237870.056980-0.150.065294-0.150.065294-0.150.065294-0.15中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心(中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站)于2004年5月對(duì)Landsat5TM數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)算法進(jìn)行了更新，這次更新與USGS2003年5月4日的更新對(duì)應(yīng)，因此中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心(中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站)2004年5月以后處理的1級(jí)產(chǎn)品應(yīng)使用USGS2003年5月給出的定標(biāo)參數(shù)計(jì)算輻射亮度。Landsat5TM第6波段迄今一直采用基于星上內(nèi)部定標(biāo)燈的輻射定標(biāo)算法，定標(biāo)系數(shù)一直沒(méi)有變化。從1級(jí)產(chǎn)品DN值計(jì)算輻射亮度L(w/m2pmsr)的公式為：L=0.055158xDN+1.2378(3)但是近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)1999年4月以后接收的TM數(shù)據(jù)第6波段的輻射亮度被低估了0.092w/m2pmsr,溫度被低估了0.68K(300K時(shí))[2]2IRSP6數(shù)據(jù)Lmax和Lmn獲取P6數(shù)據(jù)頭文件中“REVCBIASESANDGAINSINTHEBANDORDERASONTHISTAPE”后給出的是各波段的L和Li,與TM數(shù)據(jù)不同的是，此處maxmin的單位是mw/(cm2pmsr)，已經(jīng)考慮了波段寬度，只需乘以10將單位轉(zhuǎn)換為w/(m2pmsr)就可以利用(1)式得到光譜輻射亮度。2.表觀反射率計(jì)算在得到光譜輻射亮度后有時(shí)還需要將其轉(zhuǎn)換為表觀反射率，轉(zhuǎn)換公式如下：p=冗今2(4)Ecos(0)0zP為表觀反射率，d為日地距離，0為太陽(yáng)天頂角(與頭文件中給出的太陽(yáng)z高度角互為余角)，E0是大氣層外相應(yīng)波長(zhǎng)的太陽(yáng)光譜輻照度，TM和P6數(shù)據(jù)各波段的E0值見(jiàn)表2和表3。表2TM數(shù)據(jù)各波段E0值(w/(m2ym))⑶波段「E0值Band11957Band21826Band31554Band41036Band5215.0Band780.67表3P6數(shù)據(jù)各波段E0值(w/(m2卩m))[4]傳感器Band2Band3Band4Band5LISS-31849.51553.01092.0239.52LISS-41853.61581.61114.3AWIFS1854.71556.41082.4239.84參考文獻(xiàn)王文,李子揚(yáng)，唐伶俐.中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站Landsat5TM的輻射定標(biāo).中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站用戶簡(jiǎn)訊,2004,(4):3./scienceL5CalNotices.phpGyaneshChander,BrianMarkham.RevisedLandsat5TMradiometriccalibrationproceduresandpostcalibrationdynamicranges[J].IEEETransactions