Landsat 5和IRS P6數(shù)據(jù)輻射定標說明

Landsat5和IRSP6數(shù)據(jù)輻射定標說明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)來進行定量遙感研究過程中，不少用戶會對它們的輻射定標問題產(chǎn)生疑問，現(xiàn)就中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心（中國遙感衛(wèi)星地面站）生產(chǎn)的Landsat5TM和IRSP6數(shù)據(jù)的輻射定標問題做一說明（針對系統(tǒng)級糾正的FAST格式產(chǎn)品）。1.輻射亮度計算輻射亮度計算采用如下的通用計算公式：-(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（對于中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心（中國遙感衛(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.時的光minmaxminmaxmin譜輻射亮度值。對于Landsat5TM數(shù)據(jù)，QCAL=255max對于IRSP6LISS3和LISS4數(shù)據(jù)，QCAL=255，對于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)闃藴蕟挝唬╳/（m2pmsr）），再參與有關(guān)的定量遙感計算。從頭文件計算TM數(shù)據(jù)各波段的輻射亮度要考慮波段寬度并進行單位換算，比較復雜，另外中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心（中國遙感衛(wèi)星地面站）TM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用的輻射定標算法與USGSTM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用的輻射定標算法接近，而采用USGS給出的定標參數(shù)來計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的定標參數(shù)來進行TM數(shù)據(jù)的輻射定標［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TM數(shù)據(jù)輻射定標算法進行了兩次更新，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日至時間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中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心(中國遙感衛(wèi)星地面站)于2004年5月對Landsat5TM數(shù)據(jù)輻射定標算法進行了更新，這次更新與USGS2003年5月4日的更新對應(yīng)，因此中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心(中國遙感衛(wèi)星地面站)2004年5月以后處理的1級產(chǎn)品應(yīng)使用USGS2003年5月給出的定標參數(shù)計算輻射亮度。Landsat5TM第6波段迄今一直采用基于星上內(nèi)部定標燈的輻射定標算法，定標系數(shù)一直沒有變化。從1級產(chǎn)品DN值計算輻射亮度L(w/m2pmsr)的公式為：L=0.055158xDN+1.2378(3)但是近年來研究發(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)[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.表觀反射率計算在得到光譜輻射亮度后有時還需要將其轉(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為太陽天頂角(與頭文件中給出的太陽z高度角互為余角)，E0是大氣層外相應(yīng)波長的太陽光譜輻照度，TM和P6數(shù)據(jù)各波段的E0值見表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王文,李子揚，唐伶俐.中國遙感衛(wèi)星地面站Landsat5TM的輻射定標.中國遙感衛(wèi)星地面站用戶簡訊,2004,(4):3./scienceL5CalNotices.phpGyaneshChander,BrianMarkham.RevisedLandsat5TMradiometriccalibrationproceduresandpostcalibrationdynamicranges[J].IEEETransactions