1 輻射定標
一般來講，輻射定標就是將圖像的數字量化值（DN）轉化為輻射亮度值或者反射率或者表面溫度等物理量的處理過程。輻射定標參數一般存放在元數據文件中，ENVI中的通用輻射定標工具（Radiometric Calibration）能自動從元數據文件中讀取參數，從而完成輻射定標。
輻射校正：Radiometric correction 一切與輻射相關的誤差的校正。
目的：消除干擾，得到真實反射率的數據。 干擾主要有：傳感器本身、大氣、太陽高度角、地形等。
包括：輻射定標，大氣糾正，地形對輻射的影響
correction: a change that makes sth more accurate than it was before
輻射定標：Radiometric calibration 將記錄的原始DN值轉換為大氣外層表面反射率（或稱為輻射亮度值）。
目的：消除傳感器本身的誤差，確定傳感器入口處的准確輻射值
方法：實驗室定標、機上/星上定標、場地定標
calibrate: to mark units of measurement on an instrument such as a thermometer so that it can be used for measuring sth accurately.
(1) 選擇File>Open As>Landsat>GeoTIFF with Metadata，選擇打開*_MTL.txt文件。
(2) 在Toolbox中，選擇Radiometric Correction > Radiometric Calibration，對文件對話框中選擇多光譜數據。打開Radiometric Calibration面板。
(3) 在Radiometric Calibration面板中，設置以下參數：
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定標類型（Calibration Type）：輻射率數據Radiance
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單擊Apply FLAASH Settings按鈕，自動設置FLAASH大氣校正工具需要的數據類型，包括儲存順序（Interleave）：BIL或者BIP；數據類型（Data Type）：Float；輻射率數據單位調整系數（Scale Factor）：0.1
(4) Output Filename下選擇輸出路徑和文件名，以.dat格式輸出，點擊OK執行處理。
原理：
Radiance: This option is available if the image has gains and offsets for each band.ENVI reads these values from metadata from the sensors listed above. Radiance is computed using the following equation:
輻射率(輻亮度)：需要每個波段都有增益和偏移，ENVI可以從頭文件中的元數據讀取，計算公式如下所示。
ENVI expects gains and offsets to be in units of W/(m2 * sr * µm). If so, then radiance will be in units of W/(m2 * sr * µm).
ENVI期望增益和偏移的單位為W/(m2 * sr * µm) 這樣的話，輻射率的單位就為W/(m2 * sr * µm)
Reflectance: Top-of-atmosphere reflectance (0 to 1.0). This option is available if the image has gains, offsets, solar irradiance, sun elevation, and acquisition time defined in the metadata. ENVI reads these values from metadata from the sensors listed above. Reflectance is computed using the following equation:
反射率：大氣頂部的反射率在0~1之間，需要影像數據具有增益、偏移、太陽輻照度、太陽高度和采集時間。ENVI可以從頭文件中的元數據讀取這些值，計算公式如下所示：
式中：
輻射率 Lλ = Radiance in units of W/(m2 * sr * µm)
日地距離 d = Earth-sun distance, in astronomical units.
太陽輻射照度 ESUNλ = Solar irradiance in units of W/(m2 * µm)
太陽高度角 θ = Sun elevation in degrees
With Landsat-8 files, the reflectance gains and offsets have been scaled by the sine of the sun elevation.
Landsat-8數據中，反射率增益和偏移量已經按太陽高度角正弦值進行了縮放。
Brightness Temperature: This option is only available for Landsat-8, ETM+, and TM thermal imagery. Brightness temperatures (in Kelvin) are computed as follows:
僅支持Landsat-8, ETM+, TM熱紅外影像，亮度溫度（單位:開爾文）計算公式如下：
K1 and K2 = Calibration contstants, in Kelvin. ENVI reads these values from the Landsat metadata. 其中K1和 K2為定標常量，ENVI會從元數據中讀取。
元數據在以MTL結尾的文本文件中：
2 大氣校正
大氣校正：Atmospheric correction 將輻射亮度或者表面反射率轉換為地表實際反射率
目的：消除大氣散射、吸收、反射引起的誤差。
分類：統計型和物理型
目前，遙感圖像的大氣校正方法很多。這些校正方法按照校正后的結果可以分為2種：絕對大氣校正方法：將遙感圖像的DN(Digital Number)值轉換為地表反射率、地表輻射率、地表溫度等的方法。
1. 基於輻射傳輸模型
MORTRAN模型
LOWTRAN模型
ATCOR模型
6S模型等
2.基於簡化輻射傳輸模型的黑暗像元法
3.基於統計學模型的反射率反演
相對大氣校正方法：校正后得到的圖像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其結果不考慮地物的實際反射率。
1. 基於統計的不變目標法
2. 直方圖匹配法等。
一般而言：
1、如果是精細定量研究，那么選擇基於基於輻射傳輸模型的大氣校正方法。
2、如果是做動態監測，那么可選擇相對大氣校正或者較簡單的方法。
1.多光譜數據FLAASH大氣校正
數據要求：
一、圖像基本參數
波段范圍：衛星圖像：400－2500nm，航空圖像：860nm-1135nm。
如果要執行水汽反演，光譜分辨率<=15nm，且至少包含以下波段范圍中的一個：
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1050-1210 nm
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770-870 nm
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870-1020 nm
像元值類型：經過定標后的輻射亮度（輻射率）數據，單位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。
二、數據儲存類型
數據類型：浮點型（Floating Point）、32位無符號整型（Long Integer）、16位無符號和有符號整型（Integer、Unsigned Int)。
文件類型： ENVI標准柵格格式文件，BIP或者BIL儲存結構。
三、輔助信息
中心波長：數據頭文件中（或者單獨的一個文本文件）包含中心波長（wavelenth）值，如果是高光譜還必須有波段寬度（FWHM），這兩個參數都可以通過編輯頭文件信息輸入（Edit Header）。
波譜濾波函數（波譜響應函數）文件：對於未知多光譜傳感器（UNKNOWN-MSI）需要提供波譜濾波函數文件。
操作過程
輸入文件為經過輻射定標后的輻亮度文件 radiance.dat
在Toolbox中打開FLAASH工具：/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction。啟動FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters面板
(1) Input Radiance Image：選擇輻射定標結果數據，在打開的Radiance Scale Factors面板中，設置Single scale factor：1。注：輻射率數據的單位已經是：（μW）/（cm2*nm*sr）
(2) Output Reflectance File：設置輸出路徑和文件名；
(3) Output Directory for FLAASH Files：設置其他文件輸出目錄；
(4) 傳感器基本參數設置：
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中心點經緯度 Scene Center Location：如果圖像有地理坐標則自動獲取
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選擇傳感器類型 Sensor Type：Landsat TM5，其對應的傳感器高度以及影像數據的分辨率自動讀取
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設置影像區域的平均地面高程 Ground Elevation：0.05km
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影像成像時間（格林威治時間）：在layer manager中的數據圖層中右鍵選擇View Metadata，瀏覽time字段獲取成像時間,或者在元文件"*_MTL.txt"中找到，具體名稱：DATE_ACQUIRED 和SCENE_CENTER_TIME
(5) 大氣模型參數選擇Atmospheric Model：Mid-Latitude Summer（根據成像時間和緯度信息依據下表規則選擇）；
(6) 氣溶膠模型Aerosol Model：Urban；
(7) 氣溶膠反演方法Aerosol Retrieval：2-band（K-T）；
注：初始能見度Initial Visibility只有在氣溶膠反演方法為None時候，以及K-T方法在沒有找到黑暗像元的情況下。
(8) 其他參數按照默認設置即可。
多光譜數據參數設置
(1) 單擊Multispectral Settings，打開多光譜設置面板；
(2) K-T反演選擇默認模式：Defaults->Over-Land Retrieval standard（600:2100），自動選擇對應的波段；
(3) 其他參數選擇默認。
波譜響應函數：默認指向..\Program Files\Exelis\ENVI51\classic\filt_func\landsat8_oli.sli
把它重新指向：..\Program Files\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs\landsat8_oli.sli
注：這是因為ENVI5.1版本的一個小bug，即Classic中的L8的波譜響應函數不正確，另外一個一勞永逸的方法是：將“\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs”中的Landsat8_oli.sli和Landsat8_oli.hdr兩個文件拷貝覆蓋：“...\ENVI51\classic\filt_func”中的兩個文件。否則SWIR1波段大氣校正后的結果全為0。
高級設置
單擊Advanced Settings打開高級設置面板。這里一般選擇默認設置能符合絕大部分數據情況，在右邊面板中設置：
(1) 分塊處理（Use Tiled Processing）：是否分塊處理，選擇Yes能獲得較快的處理速度，Tile Size一般設為4-200m，根據內存大小設置，這里設置為100M（計算機物理內存8G）。
(2) 空間子集（Spatial Subset）：可以設置輸出的空間子集，這里選擇默認輸出全景。
(3) 重定義縮放比例系數（Re-define Scale Factors For Radiance Image）：重新選擇輻射亮度值單位轉換系數，這里不設置。
(4) 輸出反射率縮放系數（Output Reflectance Scale Factor）：為了降低結果儲存空間，默認反射率乘於10000，輸出反射率范圍變成0~10000。
(5) 自動儲存工程文件（Automatically Save Template File）：選擇是否自動保存工程文件。
(6) 輸出診斷文件（Output Diagnostic Files）：選擇是否輸出FLAASH中間文件，便於診斷運行過程中的錯誤。
如果對Modtran模型非常熟悉，可根據數據情況進行調整，如下為其余部分的參數說明。
(1) 氣溶膠厚度系數（Aerosol Scale Height）：用於計算鄰域效應范圍。一般值為1~2km，默認為1.5km。
(2) CO2混合比率（CO2 Mixing Ratio）：默認為390ppm，它是依據2001測量值為370ppm，增加20ppm以得到更好的結果。
(3) Use Square Slit Function：No
(4) 使用領域糾正（Use Adjacency Correction）：Yes 或者No。
(5) 使用以前的MODTRAN模型計算結果（Reuse MODTRAN Calculations）：
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No：重新計算MODRTRAN輻射傳輸模型。
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Yes：執行上一次FLAASH運行獲得的MODRTRAN輻射傳輸模型，每次運行FLAASH后，都會在根目錄和臨時文件夾下生成一個acc_modroot.fla。
(6) MODTRAN模型的光譜分辨率（Modtran Resolution）：越低分辨率具有較快速度而相對較低的精度，主要影響區域在2000 nm附近。高光譜數據默認為5 cm-1，多光譜數據默認為15 cm-1。
(7) MODTRAN多散射模型（Modtran Multiscatter Model）：校正大氣散射對成像的影響，提供三種模型供選擇ISAACS，DISORT和 Scaled DISORT。默認是Scaled DISORT和streams為8。
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Isaacs模型計算速度快，精度一般；
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DISORT模型對於短波（小於1000nm）具有較高的精度，但是速度非常比較慢，由於散射對短波（如可見光）影響較大，長波（近紅外以上）影響較小，因此當薄霧較大和短波圖像時可以選擇此方法；
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Scaled DISORT提供在大氣窗口內與DISORT類似的精度，速度與Isaacs類似，這模型是推薦使用的模型。當選擇DISORT 或者 Scaled DISORT，需要選擇streams：2、4、8、16，這個值是用來估算散射的方向，可見streams值越大速度越慢。
(8) 觀測參數
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天頂角（Zenith Angle）：是傳感器直線視線方向和天頂的夾角，范圍是90~180度，其中180為傳感器垂直觀測。
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方位角（Azimuth Angle）：范圍是-180~180度。
處理結果瀏覽
(1) 設置好參數后，單擊Apply執行大氣校正；
(2) 完成后會得到反演的能見度和水汽柱含量。
(3) 顯示大氣校正結果圖像，查看像元值，可以看到像元值擴大10000倍后，值在幾百到幾千不等。如果要得到0-1范圍內的反射率數據，可以使用BandMath除以10000.0。
(4) 選擇Display>Profiles>Spectral查看典型地物波譜曲線，如植被、水體等。
另：
幾何校正：糾正系統和非系統因素引起的幾何畸變。
• 圖像配准（Registration）：同一區域里一幅圖像（基准圖像）對另一幅圖像校准，以使兩幅圖像中的同名像素配准。
• 圖像糾正（Rectification）：借助一組控制點，對一幅圖像進行地理坐標的校正。又叫地理參照（Geo-referencing）
• 圖像地理編碼（Geo-coding）：特殊的圖像糾正方式，把圖像矯正到一種統一標准的坐標系。
• 圖像正射校正（Ortho-rectification）：借助於地形高程模型（DEM），對圖像中每個像元進行地形的校正，使圖像符合正射投影的要求。
幾何校正：利用GCP糾正各種因素引起的幾何變形，對影像進行地理坐標定位，獲得真實坐標信息。主要包括：空間像元位置的變換和變換后像元亮度值的計算。
正射糾正：目的是消除地形的影響或是相機方位引起的變形等，生成平面正射影像的處理過程。
ENVI中進行正射校正的的條件：影像數據、需要參數PRC（rational polynomial coefficients）或RMS(replacement sensor model)、高程信息（DEM或平均高程）、地面控制點（可選），Geoid(影像數據獲取地的大地水准面和平均海拔面的高程差)。
Map->Orthorectification
幾何校正分為不同級別，正射校正可以說是幾何校正的最高級別。我們一般所說的幾何校正是消除因大氣傳輸、傳感器本身、地球曲率等因素造成的幾何畸變，主要糾正或者賦予影像平面坐標。正射校正除了進行常規的幾何校正的功能外，還要根據DEM來糾正影像因地形起伏而產生的畸變，會給圖像加上高程信息。
參考：https://malagis.com/remote-sensing-image-preprocessing-radiation-calibration.html
https://blog.csdn.net/hmei007/article/details/8141201
http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102v59e.html
http://academic.hep.com.cn/skld/CN/chapter/978-7-04-041066-2-00/chapter13