辐射定标是一个将传感器记录的计数值转换成绝对辐射亮度的过程。目前常用的精度较高的辐射定标方法是场地定标。此定标方法需要大量的实地测量数据,耗费的人力、物力、财力非常巨大,因此,这种定标方法提供的定标系数是极其有限的,难以满足定量化遥感的应用。与场地定标方法相对应的是交叉辐射定标,此方法是用已定标过的传感器图像来确定待定标传感器的定标系数的一种方法,也是目前发展较快的定标方法。但是由于地形的复杂性,以及同一地物的非朗伯体特性,不同的观测-太阳几何下同一地物的反射辐射特性是不同的,因此,要得到较高精度的交叉辐射定标系数,必须考虑到同一地物的二向反射特性。但是对于大多数中高分辨率遥感影像来说,由于幅宽比较小,传感器多为垂直观测,在交叉辐射定标过程中,根据中高分辨率垂直观测的遥感影像来获取地物的二向反射特性是比较困难的。针对以上问题,本研究提出了基于DEM数据和垂直观测的Landsat7-ETM+数据来提取取巴丹吉林沙漠地区地表BRDF特性的方法,并用获取的BRDF特性对大量的Landsat5-TM和Landsat7-ETM+图像进行了模拟,用于验证此方法,验证结果表明此方法可以精确的模拟地表的二向反射；最后,将此方法应用到Landsat7-ETM+与HJ1-CCD传感器的交叉辐射定标中,实现了对HJl-CCD数据较为精确的交叉辐射定标。首先,根据研究区域DEM数据确定出研究区域影像的每个像元的坡度坡向数据；选取取了13景Landsat7-ETM+数据,对其进行大气校正,得到地表反射率；计算出Landsat7-ETM+传感器影像每个像元对应的局部坐标系下的观测-太阳几何；在统计数据的基础上,精确提取了巴丹吉林沙漠地区的BRDF特性数据。其次,用验证后的BRDF特性数据,来模拟HJ1-CCD图像。计算出HJ1-CCD影像每个像元对应的局部坐标系下的太阳-观测几何,根据获取的BRDF特性数据,模拟出HJ1-CCD图像对应的地表反射率,根据大气参数计算出对应的天顶辐亮度,与HJ1-CCD图像的DN值数据进行比较,从而得到HJ1-CCD的绝对辐射定标系数。实现了ETM+和HJ1-CCD数据的交叉辐射定标。本文所提出的BRDF特性提取方法主要解决了如何利用垂直观测的高分辨率数据来精确拟合沙漠地区地表二向反射特性的问题,此方法可用来精确拟合地表二向反射特性,从而模拟不同地表条件下的遥感影像,为中高分辨率的传感器的交叉辐射定标提供了一种可行的方案。
