遥感应用实验 实验一大气校正

1、遥感应用实验遥感应用实验实验一辐射信息获取与大气校正实验一辐射信息获取与大气校正资源与环境学院资源与环境学院林承达林承达一一 实验目的实验目的 初步了解目前主流的遥感图象处理软件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。的主要功能模块。 掌握掌握Landsat ETM遥感影像数据，数据获遥感影像数据，数据获取手段。掌握取手段。掌握Erdas遥感影像辐射信息获取。遥感影像辐射信息获取。 加深对遥感理论知识理解，掌握遥感大气加深对遥感理论知识理解，掌握遥感大气校正方法。校正方法。二二 实验数据实验数据 遥感影像数据：遥感影像数据： LE71230392003097EDC

2、00 2003年年4月月7日日Landsat ETM+影像影像读懂读懂Landsat数据数据Valid Format: xxPpppRrrrstyyyymmddxx= Data set identifier EL = ETM+ EP = ETM+ Pansharpened P = Path Number; next three characters ppp = Path number R = Row Number; next three characters rrr = Row number s = Satellite number 7 = ETM+ t = Sensor Type T = 2

3、8.5 multi-spectral data (6 bands) F = Data fusion yyyy = Year of acquisition mm = Month of acquisition dd = Day of acquisition 三三 ENVI大气校正大气校正 大气校正的目的是消除大气和光照等因素对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、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；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。狭义上是获取地物真实反射率数据。大气校正方法大气校

4、正方法 l 常见的绝对大气校正方法有：常见的绝对大气校正方法有：基于辐射传输模型基于辐射传输模型 MORTRAN模型模型 LOWTRAN模型模型 ATCOR模型模型 6S模型等模型等基于简化辐射传输模型的黑暗像元法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；基于统计学模型的反射率反演；l 相对大气校正常见的是：相对大气校正常见的是：基于统计的不变目标法基于统计的不变目标法直方图匹配法等。直方图匹配法等。四四 ENVI大气校正功能大气校正功能 在在ENVI中包含了很多大气校正模型，包括中包含了很多大气校正模型，包括基于辐射传输模型的基于辐射传输模型的MORTRAN模型、黑模型、黑

5、暗像元法、基于统计学模型的反射率反演。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简化黑暗象元法大气校正 4.1简化黑暗象元法大气校正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（近近像元漫反射作用的前提下，反射率很小（近似似0）的黑暗像元由于大气的

6、影响，使得这些）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，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。黑暗像元以及黑暗像元增加的像元值。 操作过程操作过程 （1）打开待校正图像文件。）打开待校正图像文件。（2）在主菜单

7、中，选择）在主菜单中，选择Basic Tools-Preprocessing-General Purpose Utilities- Dark Subtract，在文件选择对话框中选择待校正图，在文件选择对话框中选择待校正图像文件，单击像文件，单击OK按钮，打开按钮，打开Dark Subtraction Parameters面板。面板。（3）在）在Dark Subtraction Parameters面板中，确定面板中，确定黑暗像素值包括三种方法（黑暗像素值包括三种方法（Subtraction Method）：）： 波段最小值波段最小值(Band Minimum) ROI的平均值的平均值(Reg

8、ion Of Interest) 自定义值（自定义值（User Value）（4）在）在Output Result to中选择中选择File以及相应的输出以及相应的输出路径和文件名，单击路径和文件名，单击OK执行操作。执行操作。大气校正基本参数大气校正基本参数 TM/ETM各波段的中心波长值各波段的中心波长值 TM1:0.485 ETM1:0.483TM2:0.569 ETM2:0.560TM3:0.660 ETM3:0.662TM4:0.840 ETM4:0.835TM5:1.676 ETM5:1.648TM7:2.223 ETM7:2.206 ETM6:11.45 4.2 QUAC快速大气

9、校正快速大气校正 快速大气校正工具（简称快速大气校正工具（简称QUAC）自动从图像上收集）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目前它支持的多光谱和高光谱波谱范围是(0.42.5 m)。传感器包括。传感器包括AISA, ASAS, AVIRIS, CAP ARCHER, COMPASS, HYCAS, HYDICE, HyMap, Hyp

10、erion, IKONOS, Landsat TM, LASH, MASTER, MODIS, MTI, QuickBird, RGB, 以及以及 unknown sensor。QUAC快速大气校正快速大气校正 QUAC的输入数据可以是辐射亮度值、表的输入数据可以是辐射亮度值、表观反射率、无单位的观反射率、无单位的raw数据。可以是任何数据。可以是任何数据储存顺序（数据储存顺序（BIL/BIP/BSQ）和储存类）和储存类型，多光谱和高光谱传感器数据的每个波型，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。段必须有中心波长信息。操作过程操作过程 （1）在）在ENVI主菜单中，选择以下方式

11、启动主菜单中，选择以下方式启动lBasic Tools- Preprocessing- Calibration Utilities- QUick Atmospheric CorrectionlSpectral- QUick Atmospheric CorrectionlSpectral- Preprocessing- Calibration Utilities- QUick Atmospheric Correction在文件输入对话框中选择校正的图像文件。在文件输入对话框中选择校正的图像文件。（2）打开）打开QUick Atmospheric Correction Parameters面板在面

12、板在Sensor Type中选择相应的传感器类型，选择文件中选择相应的传感器类型，选择文件名和路径输出。名和路径输出。4.3 Flaash大气校正大气校正 FLAASH是基于是基于MODTRAN4+辐射传输模辐射传输模型型 ENVI大气校正模块的使用主要有以下大气校正模块的使用主要有以下7个个方面组成：方面组成：1、输入文件准备，、输入文件准备，2、基本参、基本参数设置，数设置，3、多光谱数据参数设置，、多光谱数据参数设置，4、高、高光谱数据参数设置，光谱数据参数设置，5、高级设置，、高级设置，6、输、输出文件，出文件，7、处理结果。、处理结果。 Flaash大气校正大气校正 1)支持传感器类

13、型支持传感器类型2)数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（位是：（W）/cm2*nm*sr）。）。3)数据带有中心波长（数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（谱还必须有波段宽度（FWHM）,这两个参数都可以通这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（过编辑头文件信息输入（Edit Header）。）。4)数据类型数据类型支持四种数据类型：浮点型（支持四种数据类型：浮点型（floating）、长整型）、长整型(long integer )、整型（、整型（integer）和无符号整型）和无符号

14、整型 (unsigned int)。数据存储类型：。数据存储类型： ENVI标准栅格格式标准栅格格式文件，且是文件，且是BIP或者或者BIL。5)波谱范围：波谱范围：flaash能够做的数据光谱范围是能够做的数据光谱范围是0.42500m。4.4 多光谱大气校正多光谱大气校正 1 数据准备数据准备 数据辐射定标，数据相关数据辐射定标，数据相关处理处理（1）辐射定标）辐射定标 Basic Tools-Preprocessing Calibration Utilities Landset Calibration （2）编辑波长信息）编辑波长信息定标后定标后定标前定标前注意：辐射亮度单位：（W）/c

15、m2*nm*sr）。4.4 多光谱大气校正多光谱大气校正 2. QUAC大气校正大气校正 Basic Tools- Preprocessing- Calibration Utilities- QUick Atmospheric Correction Spectral- QUick Atmospheric CorrectionSpectral- Preprocessing- Calibration Utilities- QUick Atmospheric Correction4.4 多光谱大气校正多光谱大气校正 3 Flaash大气校正方法大气校正方法 1)输入文件及输出路径设置。输入文件及输出

16、路径设置。2)传感器基本信息设置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，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。注意的是南半球和西半球要用负值。3)大气模型（大气模型（Atmospheric Model）4.4 多光谱大气校正多光谱大气校正 3 Flaash大气校正方法大气校正方法 （1）存储调整）存储调整 Basic Tools Convert Data 得到符合得到符

17、合Flaash要求的辐射亮度值要求的辐射亮度值4.4 多光谱大气校正多光谱大气校正 （2）辐射率转换因子）辐射率转换因子Radiance Scale Factors是一个单位转换因子，是一个单位转换因子，radiance（光谱灵敏（光谱灵敏度）是标准单位度）是标准单位w/m2 *um *rad ，而，而flaash要求输入的是要求输入的是uw/cm2*sr*nm，则该因子为，则该因子为10。1m=103mm=106m=109nm=1012pm(皮米皮米)1w=103mw=106w 1兆瓦兆瓦=106瓦瓦Rad平面角弧度平面角弧度 sr 立体角球面度立体角球面度4.4 多光谱大气校正多光谱大气校

18、正 （3）Flaash参数设置参数设置Scene center lacation 影像的中心点的经纬度，可以将影像打开，查看中心点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）的经纬度（通过在一下窗口输入中心点的行列号即可）sensor altitude 传感器高度（轨道高度），选择正确的传感器后就可以显示传感器高度（轨道高度），选择正确的传感器后就可以显示Ground Elevation 平均海拔（所选区域的）单位是平均海拔（所选区域的）单位是kmatmospheric model 地球大气模型地球大气模型 和气溶胶模型和气溶胶模型 水气反演设置水气反演设置 （Water Retrieval）气溶胶模型气溶胶模型 （Aerosol Retrieval ）用气溶胶模型要求数据波段覆盖）用气溶胶模型要求数据波段覆盖 660nm和和 2100nm波谱。提供四种标准波谱。提供四种标准 MODTRAN 气溶胶模型气溶胶模型 Rural（乡村）、（乡村）、Urban（城市）、（城市）、Maritime（海洋）