遥感应用实验 实验一 大气校正

遥感应用实验实验一辐射信息获取与大气校正资源与环境学院林承达[e-mail]一实验目的•初步了解目前主流的遥感图象处理软件ERDAS，ENVI的主要功能模块。•掌握LandsatETM遥感影像数据，数据获取手段。掌握Erdas遥感影像辐射信息获取。•加深对遥感理论知识理解，掌握遥感大气校正方法。二实验数据•遥感影像数据：–LE71230392003097EDC00–2003年4月7日LandsatETM+影像读懂Landsat数据ValidFormat:xxPpppRrrrstyyyymmddxx=DatasetidentifierEL=ETM+EP=ETM+PansharpenedP=PathNumber;nextthreecharactersppp=PathnumberR=RowNumber;nextthreecharactersrrr=Rownumbers=Satellitenumber7=ETM+t=SensorTypeT=28.5multi-spectraldata(6bands)F=Datafusionyyyy=Yearofacquisitionmm=Monthofacquisitiondd=Dayofacquisition三ENVI大气校正•大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，广义上讲获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数；狭义上是获取地物真实反射率数据。大气校正方法常见的绝对大气校正方法有：基于辐射传输模型MORTRAN模型LOWTRAN模型ATCOR模型6S模型等基于简化辐射传输模型的黑暗像元法基于统计学模型的反射率反演；相对大气校正常见的是：基于统计的不变目标法直方图匹配法等。四ENVI大气校正功能•在ENVI中包含了很多大气校正模型，包括基于辐射传输模型的MORTRAN模型、黑暗像元法、基于统计学模型的反射率反演。•简化黑暗象元法大气校正4.1简化黑暗象元法大气校正•黑暗像元法是一种古老、简单的经典大气校正方法。它的基本原理是在假设待校正的遥感图像上存在黑暗像元、地表朗伯面反射和大气性质均一，并忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下，反射率很小（近似0）的黑暗像元由于大气的影响，使得这些像元的反射率相对增加，可以认为这部分增加的反射率是由于大气影响产生的。这样，将其他像元减去这些黑暗像元的像元值，就能减少大气（主要是大气散射）对整幅影像的影响，达到大气校正的目的。整个过程的关键是寻找黑暗像元以及黑暗像元增加的像元值。操作过程•（1）打开待校正图像文件。（2）在主菜单中，选择BasicTools-Preprocessing-GeneralPurposeUtilities-DarkSubtract，在文件选择对话框中选择待校正图像文件，单击OK按钮，打开DarkSubtractionParameters面板。（3）在DarkSubtractionParameters面板中，确定黑暗像素值包括三种方法（SubtractionMethod）：波段最小值(BandMinimum)ROI的平均值(RegionOfInterest)自定义值（UserValue）（4）在OutputResultto中选择File以及相应的输出路径和文件名，单击OK执行操作。大气校正基本参数•TM/ETM各波段的中心波长值•TM1:0.485ETM1:0.483TM2:0.569ETM2:0.560TM3:0.660ETM3:0.662TM4:0.840ETM4:0.835TM5:1.676ETM5:1.648TM7:2.223ETM7:2.206•ETM6:11.454.2QUAC快速大气校正•快速大气校正工具（简称QUAC）自动从图像上收集不同物质的波谱信息，获取经验值完成高光谱和多光谱的快速大气校正。它得到结果的精度近似FLAASH或者其他基于辐射传输模型的+/-15%。目前它支持的多光谱和高光谱波谱范围是(0.4~2.5μm)。传感器包括AISA,ASAS,AVIRIS,CAPARCHER,COMPASS,HYCAS,HYDICE,HyMap,Hyperion,IKONOS,LandsatTM,LASH,MASTER,MODIS,MTI,QuickBird,RGB,以及unknownsensor。QUAC快速大气校正•QUAC的输入数据可以是辐射亮度值、表观反射率、无单位的raw数据。可以是任何数据储存顺序（BIL/BIP/BSQ）和储存类型，多光谱和高光谱传感器数据的每个波段必须有中心波长信息。操作过程•（1）在ENVI主菜单中，选择以下方式启动lBasicTools-Preprocessing-CalibrationUtilities-QUickAtmosphericCorrectionlSpectral-QUickAtmosphericCorrectionlSpectral-Preprocessing-CalibrationUtilities-QUickAtmosphericCorrection在文件输入对话框中选择校正的图像文件。（2）打开QUickAtmosphericCorrectionParameters面板在SensorType中选择相应的传感器类型，选择文件名和路径输出。4.3Flaash大气校正•FLAASH是基于MODTRAN4+辐射传输模型•ENVI大气校正模块的使用主要有以下7个方面组成：1、输入文件准备，2、基本参数设置，3、多光谱数据参数设置，4、高光谱数据参数设置，5、高级设置，6、输出文件，7、处理结果。Flaash大气校正•1)支持传感器类型2)数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW）/cm2*nm*sr）。3)数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM）,这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（EditHeader）。4)数据类型支持四种数据类型：浮点型（floating）、长整型(longinteger)、整型（integer）和无符号整型(unsignedint)。数据存储类型：ENVI标准栅格格式文件，且是BIP或者BIL。5)波谱范围：flaash能够做的数据光谱范围是0.4－2500μm。4.4多光谱大气校正•1数据准备–数据辐射定标，数据相关处理（1）辐射定标BasicTools-Preprocessing–CalibrationUtilities–LandsetCalibration（2）编辑波长信息定标后定标前注意：辐射亮度单位：（W）/cm2*nm*sr）。4.4多光谱大气校正•2.QUAC大气校正–BasicTools-Preprocessing-CalibrationUtilities-QUickAtmosphericCorrection–Spectral-QUickAtmosphericCorrectionSpectral-Preprocessing-Calibration–Utilities-QUickAtmosphericCorrection4.4多光谱大气校正•3Flaash大气校正方法•1)输入文件及输出路径设置。2)传感器基本信息设置选择传感器类型，成像中心点经纬度，成像时间，高度信息（成像区域和传感器飞行高度），传感器这些都可以在数据自带信息文件里获得，需要注意的是南半球和西半球要用负值。3)大气模型（AtmosphericModel）4.4多光谱大气校正•3Flaash大气校正方法•（1）存储调整BasicTools–ConvertData•得到符合Flaash要求的辐射亮度值4.4多光谱大气校正•（2）辐射率转换因子RadianceScaleFactors是一个单位转换因子，radiance（光谱灵敏度）是标准单位w/m2*um*rad，而flaash要求输入的是uw/cm2*sr*nm，则该因子为10。1m=103mm=106μm=109nm=1012pm(皮米)1w=103mw=106μw1兆瓦=106瓦Rad平面角弧度sr立体角球面度4.4多光谱大气校正•（3）Flaash参数设置Scenecenterlacation影像的中心点的经纬度，可以将影像打开，查看中心点的经纬度（通过在一下窗口输入中心点的行列号即可）sensoraltitude传感器高度（轨道高度），选择正确的传感器后就可以显示GroundElevation平均海拔（所选区域的）单位是kmatmosphericmodel地球大气模型和气溶胶模型水气反演设置（WaterRetrieval）气溶胶模型（AerosolRetrieval）用气溶胶模型要求数据波段覆盖660nm和2100nm波谱。提供四种标准MODTRAN气溶胶模型Rural（乡村）、Urban（城市）、Maritime（海洋）、Tropospheric天气情况与能见度4.4多光谱大气校正•（4）多光谱设置4.4多光谱大气校正•Flaash大气校正流程：•1.数据辐射定标，各波段逐一Calibration。•2.辐射定标数据合并LayerStacking•3.编辑转换文件的头文件，编辑波段名，添加中心波长数据。•4.数据转换，将BSQ文件转换为BIL或BIP格式。•5.打开Flaash，设置输入文件输出文件，设定辐射转换因子。•6.设定传感器参数。•7.设定大气校正模型。•8.多光谱参数设定。实习报告•1.实验目的和意义。•2.实验内容。•3.实验步骤。报告详细步骤，每一步截图并说明•4.实验小结。制专题图比较各类地物大气校正辐射率信息。分析差异及原因。•5.思考。–遥感影像大气校正为什么要定标？–遥感大气校正主要影响因素