定量遥感实习指导书.doc

实习一 6S大气校正 一、实习目的 加深对6S模型原理的理解，掌握6S软件的使用方法与步骤，能够利用该软件进行TM影像的大气校正。 二、原理与方法 6S模型是目前世界上发展比较完善的大气辐射校正模型之一，是由Tanre等人提出的5S（the simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum）模型改进而来，它适合于可见光-近红外（0.25～4μm） 其中，为地表反射率，为大气上界反射率， 为太阳天顶角， 为太阳方位角，为传感器天顶角，为传感器方位角，为大气透过率， 为太阳－目标大气路径透过率，为目标－传感器大气路径透过率， 为分子散射和气溶胶散射所构成的路径辐射反射率，为大气半球反射率。该式是大气纠正的近似经验公式，也是6S模型的基本方程。（详细原理请参考6S操作手册） 三、实习仪器与数据 6S程序包、ENVI软件、TM影像 四、实习步骤 1、输入6S模型参数 …\6S大气校正\6S_V4.1\help\6S操作手册_P1.pdf）： (1)太阳天顶角、卫星天顶角、太阳方位角、卫星方位角，也可以输入卫星轨道与时间参数来替代。 (2)大气组分参数，包括水汽、灰尘颗粒度等参数。若缺乏精确的实况数据，可以根据卫星数据的地理位置和时间，选用6S提供的标准模型来替代。 （3）气溶胶组分参数，包括水分含量以及烟尘、灰尘等在空气中的百分比等参数。若缺乏精确的实况数据，可以选用6S提供的标准模型来描述标准大气的气溶胶组分等。 （4）气溶胶的大气路径长度。 （5）观测目标的海拔高度及传感器高度。 （6）光谱条件，可以直接输入光谱波段范围，也可以将遥感器波段作为输入条件。 （7）其他参数。若是基于朗伯体大气校正，直接输入象元的光谱值可得到经过朗伯体大气校正后的地面反射率；若是基于BRDF大气校正，在选择了二向性反射模型(如Ambrals、Rahman模型等)后，则需要输入象元所对应的模型参数值，并将反演的模型参数与其他参数(地-气耦合因子、大气透过率、大气吸收率等)一起作为输入，通过6S大气校正模型软件经过迭代计算，最终得到基于BRDF的大气校正图像，推算出相应的方向反射率与反照率。本研究的大气校正是基于朗伯体的大气校正。 2、进行TM数据的大气校正 6S软件在有关参数输入完毕后会计算出各种大气参数，同时也给出了大气校正系数，大气校正后的反射率ACR(Atmospherically corrected reflectance)可用下式获得： 通过6S软件分别对TM分波段进行计算，求算出每景图像、每个波段的值；然后，利用图像处理软件ENVI，逐象元计算大气校正后的反射率，并生成校正后的图像。 图1 大气校正后图像（第4波段） 3、校正前后图像的对比 分别通过目视、直方图、波段值等进行校正前后图像的变化，计算植被指数，比较校正前后植被指数的变化。 图2校正前直方图 图3校正后直方图 4．完成实习报告 内容包括：目的、6S模型参数、校正前后遥感影像的对比分析、误差分析。  实习二 基于FCR模型的植被冠层反射率模拟 一、实习目的 理解FCR辐射传输模型的建立过程，利用FCR模型进行植被多角度遥感一些基本原理的验证。 二、原理与方法（详细原理请参考文献“李云梅. 水稻BRDF模型集成与应用研究. 浙江大学博士学位论文.”） 冠层方向反射率用下式表示： 其中，是二向反射率中的单次散射组分，是漫射通量，和是冠层上方某一平面上太阳直接辐射和总辐射。包括冠层和土壤的单次散射，由下式表示： 射，由式3．4（2）表示： 其中，是冠层单次散射，是土壤单次散射 三、实习仪器与数据 1基本参数 利用WINSCANOPY冠层仪所获取的图像进行分析，得到芦苇叶片的叶倾角分布。利用实测的参数通过优化函数法获得椭圆分布的参数为：偏心率0.9731，模型倾角81； 叶片光谱曲线、土壤及薄层水体光谱曲线取野外实测的典型曲线； 根据前人经验，取叶面蜡状物折射指数为1.2； 叶形状参数取实测值，叶的相对线形尺度 = 平均叶长/冠层高度； 太阳天顶角为观测时的实际值，观测天顶角为0； 太阳直接辐射与总辐射之比为1-散射辐射/总辐射。 2植株采样数据 样地编号：01 E 117.425310 N 38.590824 南大港北 植株状况 株高 150 139 139 134 165 156 90 96.5 104 102 99 94 叶长 26 23 28 27 33 35 23 23.5 27 27 25 23 叶宽 2.0 1.7 1.8