遥感大气校正Word格式文档下载.docx
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◆ENVI下FLAASH大气校正工具是基于MODTRAN4+辐射传输模型,FLAASH对图像文件有以下几个要求:
(1)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)。
(2)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)。
(3)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。
(4)波谱范围:
400-2500nm
◆浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部。
近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。
据统计,京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。
通过对该区域植被覆盖度的定量反演,植被覆盖的变化检测,可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。
2、实验步骤
根据环境小卫星CCD数据特点及草原植被变化监测的要求,采用以下处理流程:
一、数据预处理:
1.CCD数据读取;
2.辐射定标;
3.大气校正;
4.研究区裁剪;
二、反演模型建立
1.归一化植被指数;
2.植被覆盖度;
三、植被变化监测
1.植被覆盖区提取;
2.植被变化检测;
四、后期处理与应用
◆数据读取和定标
(1)安装环境小卫星数据读取和定标补丁ENVI_HJ1A1B_Tools.sav文件放在home\ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add目录下。
(2)数据读取和定标。
主菜单->
File->
OpenExternalFile->
HJ-1A/1BTools。
(3)数据裁剪,由于整景数据范围比较大,所以在做大气校正前,先将浑善达克以及周边区域裁剪出来。
BasicTools->
ResizeData。
◆图像配准
做变化监测,两个时相的数据必须互相配准。
具体步骤参考几何校正:
Map->
Registration->
SelectGCPs:
ImagetoImage。
BaseMap基础底图选用“浑善达克2006年8月土地利用分类图.img”,控制点参考“HJ-jz-GCP.pts”。
◆大气校正
(1)主菜单->
Preprocessing->
CalibrationUtilities->
FLAASH。
参数文件参考“template”。
◆矢量数据进行裁剪
矢量数据选用“浑善达克矢量数据”。
◆归一化植被指数计算
应用被植被强吸收的红光波段(环境星第3波段)和被植被强反射的近红外波段(环境星第四波段)计算归一化植被指数。
Transform->
NDVI
◆植被覆盖度计算
(1)在ENVI主菜单栏中波段运算BasicTool->
Bandmath。
运算表达式:
(b1gt0.7)*1+(b1lt0.)*0+(b1ge0andb1le0.7)*((b1-0.0)/(0.7-0.0))
◆植被覆盖变化监测
(1)2009年植被覆盖度大于0.3的为植被覆盖区;
2009年8月植被覆盖区运算表达式:
(b1le0.3)*0+(b1gt0.3)*1
b1为20090811植被覆盖度图像,0.3为经验值。
(2)2006年土地利用分类图DN值=1、2、3为植被覆盖区。
2006年8月植被覆盖区运算表达式:
(b1ge1andb1le3)*1+(b1lt1)*0+(b1gt3)*0
b1为浑善达克2006年8月土地利用分类图。
(3)植被覆盖变化监测
b1-b2
b1:
2009年8月的植被覆盖区图像;
b2:
2006年8月的植被覆盖区图像。
◆植被变化区域制图
对-1、0、1值以及背景值分别进行密度分割。
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附录1(来自于网络资源):
附录2
环境系列卫星是中国专门用于环境和灾害监测的对地观测系统的。
系统由2颗光学卫星(HJ-1A卫星和HJ-1B卫星)和一颗雷达卫星(HJ-1C卫星)组成的。
拥有光学、红外、超光谱等不同探测方法,有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。
HJ-1A及HJ-1B卫星(光学卫星)
HJ-1A和HT-1B卫星是用于环境与灾害监测预报的,它们也搭载了CCD相机和超光谱成像仪(HSI)。
HT-1C卫星(雷达卫星)
HJ-1C卫星也是用于环境与灾害监测预报的,是中国首颗S波段合成孔径雷达卫星,会与已经发射的HJ-1A卫星、HJ-1B卫星形成的卫星系统。
附录3FLAASH模型
FLAASH大气校正模块
(1)FLAASH模块简介
FLAASH是由世界一流的光学成像研究所-波谱科学研究所(SpectralSciencesInc.)在美国空军研究实验室(U.S.AirForceResearchLaboratory)支持下开发的大气校正模块。
波谱科学研究所在1989年大气辐射传输模型开发初期就广泛从事MODTRAN的研究工作,已成为大气辐射传输模型开发过程中不可缺少的一员。
FLAASH适用于高光谱遥感数据(如HyMap,AVIRIS,HYIDCE,HYPERION,Probe-1,CASI和AISA)和多光谱遥感数据(如陆地资源卫星,SPOT,IRS和ASTER)的大气校正。
当遥感数据中包含合适的波段时,用FLAASH还可以反演水气、气溶胶等参数。
ENVI中大气校正模型FLAASH,是高光谱辐射能量影像反射率反演的首选大气校正模型。
FLAASH能够精确补偿大气影响,其适用的波长范围包括可见光至近红外及短波红外,最大波长为3μm。
其它的大气校正模型是计算方法基于查找表(Look-upTable)、利用插值方法计算,而FLAASH是直接移植了modtran4中的辐射传输计算方法。
我们可以选取代表研究区的大气模型和气溶胶类型。
FLAASH模型中输入的图像必须是经过辐射定标后的辐射亮度图像,格式为BIL或BIP,数据类型为floating-point,4-bytesignedintegers,2-bytesignedintegers,或2-byteunsignedintegers,为了能进行大气反演,图像至少包括下面三个范围区间内的15nm分辨率甚至更高的波段,即1050-1210nm,770-870nm,870-1020nm。
对于已有传感器类型的高光谱遥感图像来说,图像头文件中必须包含波长和波谱带宽(FWHM)。
对于已知的多光谱传感器来说,仅仅需要波长,而未知的多光谱传感器类型,则要求知道波谱响应函数,如论文中ALI数据校正就需要输入波谱响应函数。
FLAASH支持多种传感器,其通过图像像素光谱上的特征来估计大气的属性,不依赖遥感成像同步测量的大气参数数据。
(2)FLAASH模块参数设置
①尺度转换因子的计算
FLAASH模块中,在输入辐射能量数据时,同时要求输入尺度转换因子。
尺度因子有两种输入方式A:
当各波段尺度转换因子不同时,选择每一种的输入方式,可事先把尺度因子输入到记事本文件中,然后,从记事本文件中直接读取;
B:
当尺度转换因子相同时,选择第二种输入方式。
由于模块中要求辐射能量的量纲是&
micro;
W/(cm·
nm·
sr),而经辐射定标AVIRIS数据的量纲为&
sr),所以后者还需通过换算关系式1&
sr)=0.001mW/(cm·
sr)进行量纲转换。
因此,利用FLAASH模块校正AVIRIS数据时,其尺度转换因子为0.001。
对其它类型遥感数据大气校正时,可以参照上述方法计算相应的尺度转换因子。
判断尺度因子设置正确与否的方法是依据图像的数据统计特征,即当统计数据没有负值和大于1×
放大系数的数值,则可以认为尺度转换因子设置正确。
②FLAASH其它参数的设置
A:
图像中心点坐标:
可以从相应的HDF文件中找到,也可以从屏幕上直接读取影像的中心坐标,对反演结果影响不大。
当影像位于西半球时,经度为负值。
传感器类型:
当选择传感器类型时,模块会选择相应类型的传感器波段响应函数,同时系统一般会自动设置传感器的高度和图像的空间分辨率。
若没有相应类型的传感器,则一些参数需要额外设置,如下文中ALI数据的校正。
C:
海拔高度:
海拔高度为研究区的平均海拔。
D:
数据获取日期和卫星过境时间:
卫星过境时间为格林尼治时间,可以从相应的HDF文件中找到。
E:
大气模型:
为了获取校正的最佳质量,选择一个合适的大气校正模型至关重要。
模块提供热带、中纬度夏季、中纬度冬季、极地夏季、极地冬季和美国标准大气模型,每个模块的大气水汽含量标准如表1,如果没有获取大气水汽含量,也可以通过地表大气温度来确定相应的模型,因为一定的温度和一定的大气水汽含量相关。
如果地表大气温度也不知道,那么可以通过数据获取时间和地点选择相应的大气模型。
F:
水气反演
ENVI软件提供了三个波段区间以供选择,分别为1050-1210nm(选项1135nm)、870-1020nm(选项940nm)、770-870nm(选项820nm)。
G:
气溶胶模型
可供选择的气溶胶模型有无气溶胶、城市气溶胶、乡村气溶胶、海洋气溶胶和对流层气溶胶模型。
当天气晴朗时,能见度一般为40-100公里,轻微雾气时能见度为20-30公里,雾气严重时,能见度为15公里甚至更少。
在高级设置中,①Modtran分辨率(Modtranresolution):
一般设置成5cm;
②反射率输出时的尺度系数,默认尺度系数是10000,可以使用默认的尺度系数。
若使用默认的尺度系数,大气校正后得到反射率图像的数值域为:
0-10000。
其余参数使用默认值。