1、 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:(W)/(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(Edit Header)。(3)数据类型支持四种数据类型:浮点型(floating)、长整型(long integer )、整型(integer)和无符号整型 (unsigned int)。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:
2、4002500nm 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
3、装环境小卫星数据读取和定标补丁ENVI_HJ1A1B_Tools.sav文件放在homeITTIDLIDL80productsenvi48save_add目录下。(2)数据读取和定标。主菜单-File-Open External File-HJ-1A/1B Tools。(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。Basic Tools-Resize Data。 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-Select GCPs:Image to Image。Base Map基础底图选用
4、“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-Calibration Utilities-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Basic Tool-Bandmath。运算表达式: (b1 gt 0.7)*1+(b1 lt 0.)
5、*0+(b1 ge 0 and b1 le 0.7)*(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:(b1 le 0.3)*0 +(b1 gt 0.3)*1b1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:(b1 ge 1 and b1 le 3)*1+(b1 lt 1)*0+(b1 gt 3)*0b1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-b2b1:2009年8月的植
6、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。/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
7、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3 FLAASH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(Spectral Sciences Inc.)在美国空军研究实验室(U.S. Air Force Research Laboratory)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,H
8、YPERION,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3m。其它的大气校正模型是计算方法基于查找表(Look-up Table)、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
9、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-byte signed integers,2-byte signed integers,或2-byte unsigned integers,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,770-870 nm,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
10、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µW/(cmnmsr),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)=0.0
11、01mW/(cmsr)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。FLAASH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
12、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
13、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40100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,Modtran分辨率(Modtran resolution):一般设置成5cm;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。
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