2．大气辐射校正

大气会引起太阳光的吸收与散射，也会引起目标物对反射光或散射光的吸收与散射，入射到传感器的太阳辐射除来自目标物的光以外，还有大气引起的散射光（光路辐射），消除并校正这些影响的过程称为大气校正（Atmospheric Correction）。

大气对光学遥感的影响很复杂，学者们尝试着提出不同的大气纠正来模拟大气的影响。但是，对于任何一幅图像，由于对应的大气数据几乎永远是变化的，且难以得到，因而应用完整的模型来纠正每个像元是不可能的。严格地说，去除大气影响应该是将式（1-7）中的附加项和附加因子求出，最终求出地物反射率R，从而恢复遥感影像中地面目标的真实面目。当大气透过率变化不大时，有时只要去掉含ED和Lp的数据项就可修正图像的亮度，使图像中像元之间的亮度变化真正反映不同像元地物反射率之间的变化关系。这种对大气影响的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现的，因此也称作辐射校正。

原始遥感图像通常都存在严重的几何变形，一般可分为系统性和非系统性两大类。系统性几何变形是有规律和可以预测的，可以应用模拟遥感平台及传感器内部变形的数学公式或模型来预测，比如扫描畸变，即扫描点由扫描线中心向两侧增大，一般原始遥感图像中间压缩，两边拉伸，则根据遥感平台的位置、遥感器的扫描范围、使用的投影类型，可以推算图像不同位置像元的几何位移；非系统性几何变形是不规则的，它可以是由遥感平台的高度、经纬度、速度和姿态等的不稳定、地球曲率及空气折射的变化等引起，一般很难预测。

几何校正的目的就是要纠正这些系统及非系统性因素引起的图像变形，从而使之实现与标准图像或地图的几何整合。图像的几何校正需要根据图像中几何变形的性质、可用校正数据及图像的应用目的，以确定合适的校正方法。

2.2.1 遥感图像几何畸变来源

几何畸变是指在遥感图像获取过程中，由于多种原因导致图像上各像元的位置坐标与地图坐标系中的目标地物坐标发生变化。引起遥感图像几何畸变的原因多而杂，总体来说可分为内部误差原因和外部误差原因两大类。内部误差一般由接收部门进行校正，往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。外部误差的主要因子包括：

1.遥感平台位置和运动状态变化

遥感平台运动过程中都会由于种种原因产生飞行姿势的变化从而引起影像变形，如图1-4所示，如由航高引起的图像扫描行对应地面长度发生的变化，航速引起的扫描带超前或滞后，俯仰引起的图像上下方向变化，翻滚引起的图像方向的偏离，偏航引起的图像倾斜畸变等。

2.地形起伏

当地形起伏时，局部像点会产生相应的位移，使原来本应是地面点的信号被同一位置上某高点的信号代替。并且由于高差的原因，实际像点P距像幅中心的距离会相对于理想像点P0距像幅中心的距离移动Δr，如图1-5所示。

3.地球曲率

地球表面是曲面使得图像上像点的位置发生移动，像元对应地面的宽度不等，如图13-20所示。在图中设OA0为成像基准面，A为地表一点。在考虑地球曲率影响情况下，A与OA0存在着由地球曲率引起的高差h，A在OA0代表的平面上投影点为A0，由于高差h的存在使得A点在像平面Fa0上产生像点位移Δr。

当星下点视场和扫描范围比较小时，地球曲率影响可以忽略，此时可以看成垂直投影。当传感器扫描角度较大时，地面曲率造成边缘景物在图像显示时被压缩。假定原地面真实景物是一条直线，成像时中心窄，边缘宽，但图像显示时像元大小相同，这时直线被显示成反S曲线，这种现象又叫全景畸变（图1-7）。

4.大气折射

当辐射经过大气时必然发生折射，并且大气的折射率随着大气密度从下向上越来越小而不断的发生相应的变化，因此折射后的辐射传播不再是直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发生位移（图1-8）。

5.地球自转

地球自转对于瞬时光学成像遥感方式没有影响，对于扫描成像的卫星传感器则会造成图像平行错动。多数卫星在轨道运行的降段接收图像，即卫星自北向南运动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产生偏离，产生影像偏离（图1-9）。