环境小卫星高光谱数据FLAASH精确大气校正方法.

1、环境小卫星高多光谱数据 FLAASH精确大气校正方法高光谱遥感数据的特点是光谱分辨率高、波段连续性强，能够获得地物在一定范围内连续的、精细的光谱曲线，具有非常好的应用前景。第一个星载民用成像光谱仪是高光谱成像仪 Hyperion，其平均光谱分辨率为10 nm空间分辨 率达到30米。2008年9月6日我国HJ-1顺利升空，其中A星搭载了我国自主研制 的空间调制型干涉高光谱成像仪(HSI)。HSI对地成像幅宽为50 km,星下点像元地面分辨率为100 m，115个波段， 工作谱段：459 956nm。具有30度侧视能力和星上定标功能。ENVI扩展工具一、HDF读取补丁从HIS数据中获取元数据信息。

2、下载地址：http:/bbs.esrichi na-D1。二、 HJ-1数据预处理补丁为HIS数据添加中心波长信息和波段宽度(FWHM.下载地址：http:/bbs.esrichi na-拷贝sav文件到ENVI安装目录的save_add目录下。步骤：(1)选择 ENVI->File->Open External File->HJ-1->HJ-1A /1B Tools 工具。图1 选择HIS，单击In put Files 选择HIS文件(.xml )(3)选择输出路径，单击Apply执行。在 ENVI主模块中，选择 Basic Tools->Convert Dat

3、a（BSQ,BIL,BIP），将 刚才生成的文件转成BIP储存顺序的文件。按照FLAASHE具的要求，已经将HSI数据转成BIP储存顺序、带有中心波 长信息、波段宽度信息的ENVI格式文件。说明：如果不用HJ-1数据预处理补丁，可以在波段列表中手动输入中心波长 和波段宽度信息。FLAASH参数设定HSI数据已经经过了定标，单位是100W/（m2*um*sr ），启动FLAASHE具，在 输入辐射率数据时候，缩放系数填写：1000 （即缩小1000咅），（符合FLAASH辐射亮度单位的要求 （卩W / （cm2*nm*sr）。图2辐射亮度值缩放系数一、传感器基本信息设置选择传感器类型，成像中心点

4、经纬度，成像时间，高度信息（成像区域和传 感器飞行高度）等都可以在 HDF文件中获取。选择 ENVI->File->Open External File->Generic Formats->HDF5,打开.h5 文件，如下是相应参数填写。J MDF5C3I血tMWl " 伞皿伞细I站比空kHo1| J iHMgfLbBlri_|补申电f 5f *ME 机 1 M>.AAAF"rtjM：ti hi Fr 砒 #>； i 詁 « Mdiari VbBTfdV* FiE«15«irij 血* 业ua«nk

5、*rLdfLJ*F、LavDiqrifltu-LiiduuhfA世訴妙也*：1>|1 -rrB b 3j(«4亦 4啊Jrf朋珂： Xkq 说4«rRjjrtLa* tai riLMwHhfklldrig F'E-iufeUM-lAE-iLAt l*t fefrcRlUpn'Laf FY&tvrlU'ItM b ttLkL Fre-H£Ui!pM-£j EthLx&f nr Mlw 吐曲 出 Lt Flit E Fk 4k L " dL? “ h? g hu>iMd.H>M£j

6、 (MLhL 沧土卄匸打押七fhi-Li»i(： Pi1*阿Di.lriito«rLitlTD和门rv.r阶毎*TAri 414MD1,bvf-?r . ! » 1HKT图3成像中心点经纬度信息bdL* £««tp期t$疳林盛I «H T 2 edl*.I*|hart I* E刖I,HJIH£T-2 肥*2-2E lO&EEb 12X»5rrWT_ar i £prifink3_j-«f. ijfcc"=林=Ihdlh 知Mlf tii brU前幼 2Dfc< A

7、g： HDF5 Brow卩T如=AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAl»H0-L20«rr r!j dobiiULt tri ibnl«i;_J In-LEeAitr?«i«nbtel4WwtXIBudsSklFftth-ikdU*SiFithOffsttS«ll*wDffi4l:SzuFalk=S<«Ti«Piilb9ffi-ttScdmvStu-cTiq#占 <£iUlt yT 1 li 由vr-wirSridTi-«i«5»T1£医人工

8、iivuim审*1 l込Fr+iwelLiBvSkDffJIftdhrVirr«rOffVtdirSt-tltFAetw-Iai-trunvR*94t_| gHtll.t.J 帕plaifiar创 LZ4 Frqte-ir tr 和"i' Pr4JncLD>t：t«A焉弋""¥口弋 IilTtAitritult： * Sct5tSt4rtrn!t， fEtjria*;盟1Biitik2UE!l-0a-2O 03:03 47. 96light Il«< i3TT4牙S N.V1I!.J MDF5C3J MD

9、F5C3图4成像时间（选择开始扫描时间，开始和结束时间相差不大）传感器信息是固定的：飞行高度一一650km,像元分辨率一一100米二、大气参数设置大气模型（Atmospheric Model ）根据经纬度和日期来定。表1六种标准的大气模型Latitude (°N)Ja n.MarchMayJulySept.Nov.80SAWSAWSAWMLWMLWSAW70SAWSAWMLWMLWMLWSAW60MLWMLWMLWSASSASMLW50MLWMLWSASSASSASSAS40SASSASSASMLSMLSSAS30MLSMLSMLSTTMLS20TTTTTT10TTTTTT0TTTT

10、TT-10TTTTTT-20TTTMLSMLST-30MLSMLSMLSMLSMLSMLS-40SASSASSASSASSASSAS-50SASSASSASMLWMLWSAS-60MLWMLWMLWMLWMLWMLW-70MLWMLWMLWMLWMLWMLW-80MLWMLWMLWSAWMLWMLW水气反演设置Water Retrieval设置为yes。使用水气去除模型，数据必须具有15nm以上波谱分辨率，且至少 覆盖以下波谱范围之一：1050-1210 nm （ 对应 1135 nm）870-1020 nm （ 对应 940 nm）770-870 nm （ 对应 820 nm）HSI 选择

11、820 nm。l气溶胶模型根据影像所在地区的情况来设定，这里选择Rural （乡村）。提供两种气溶胶去除方法：2-Band（ K-T）方法（类似模糊减少法），如果没有找到适应的黑值（一般是阴影 区或者水体），系统将采用能见度值来计算；所以即使选择了该选项也要给能见 度。HSI数据由于缺少短波红外波段，这里选择None,采用能见度值参与气溶胶去除。能见度值大约参考值参见下表天气条件 晴朗能见度40 to 100 km中等雾、阴 20 to 30 km 霾厚雾、阴霾15 km或者更少三、高光谱数据参数设置1）自动选择通道定义（推荐）管 Hyperspectrai SettingsSelect Ch

12、annel Definitions ly File 9 Autwatic SelectionOKCaxLcel图5高光谱设置2）高级设置里注意将Title Size设置成合适的值，一般设置成100-800不等,如有发现此类问题相关报错，请试着调试Title Size 大小和图7中的ImageTitle Size 大小，一般 Cache Size设置成物理内存的一半，Image Title Size 大小设置成Cache Size的一半。图6 System PreferencesUser Defined KllegDefaultDirectoriesisplay DefaultsPlot Def

13、aultsGrid Line DefaultsPrevious Files ListKlscrllaneousConfiguration NameDefault EKVI ConfigurationMenu Orientation Horizontal M |100CoMmand Line ElockingExit IDL on Exit from ENVIYesMaxItens for MultilistStatus Windov for Input DataYesMaxHistogram Blns256Interactive Stretch Auto ApplyOffMaxIteiis i

14、n Pul 1 doirn20Auto Append ExtensionsYesAuto Load Default BandsYesMaxVertices for Jlenory10000PostScript OutputPageJni+s InchesPageSize 氐 50x 11+00PageOpen Applicable Files to Memory YesAuto-Correct ASTER/MODISHenoiy UsageCache Size (lb)Image Tile Size (Mb)Yes1042. 00 =10.00ri- _ inT- rnl图7FLAASH大气校

15、正常见错误及解决方法FLAASH寸输入数据类型有以下几个要求：1 、波段范围：卫星图像：400 2500nm 航空图像：860nm-1135nm如 果要执行水汽反演，光谱分辨率=15nm(环境小卫星的光谱分辨率平均为 5nm), 且至少包含以下波段范围中的一个：11050-1210 nm1770-870 nm1870-1020 nm2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度(辐射率)数据，单位是：(卩W / (cm2*nm*sr)。3 、数据类型：浮点型(Floating Point )、32位无符号整型(Long Integer )、16位无符号和有符号整型(In teger、Un sig ned

16、 Int)，但是最终会在导入数据 时通过Scale Factor 转成浮点型的辐射亮度(卩W / (cm2*nm*sr)。4 、文件类型：ENVI标准栅格格式文件，BIP或者BIL储存结构。5 、中心波长：数据头文件中(或者单独的一个文本文件)包含中心波长(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)。运行错误1. U nableto write to this file.File or directory isinv alidorunavailable 。ENVI Error” Output Reflect

17、ance File： C:TempProblem: Unable to write to this ftle4 File or directory is invalid or unavaiFuble,没有设置输出反射率文件名。解决方法是单击Output Reflectanee File按钮，选择反射率数据输出目录及文件名，或者直接手动输入。2. ACC Error : convert7IDL Error : End of in put record encoun tered on file un it:0.平均海拔高程太大注意：填写影像所在区域的平均海拔高程的单位是km Ground Elev

18、ation (Kn)3. ACC error : avrd:IDL error : Un able to allocate memory:to make arrayNot eno ugh spaceACC_AVRD为了能处理大数据，ENVI采用分块计算的方式，这个提示是分块（Tile ）太大 了。在高级设置里面（Advaneed Settings ）,tile size :它默认是 File-> preferences ->miscella neous:cache 的大小，这个值正常是14Mb（ 0背景很少的情况下）； 如果0背景较多，这个值还是需要设置大一些，比如 100200m

19、4. ACC error:avrd:No non bla nk pixels foundIDL error:OPENR: Error opening file. Unit: 100,Problem： Th« FLAASH program carted with the following er roti：ACC error: avrdr No nonbhnk piKek found1DL trronOPENR: Error opening file. Unit 100, Filet C:PrcgramFJlesrT7l0LrDL30produ«ienYi48filt_Rjn

20、ctm,5li.hdr柔磁不瀰走険牛.ACCAVRDMX _HYPER5ACC_ACCENV1.ACC.EVENTENV1_FLAASH_PROCESS_MANAGER1DLRTMAINSMAiNS为了能处理大数据，ENVI采用分块计算的方式，当Tile设置太小，而且有 背景值(0),就会出现一个Tile中全部为0的情况，提示这个错误信息。在高级设置里面(Adva need Sett in gs )， tile size:设置稍微大一些，如100200M等。5. ACC error:lsmooth2:IDL error:ACC_LSMOOTH2:Ca nn ot co ntinue with

21、smoothi ng calculationENVI 的FLAASH提供领域纠正功能，但是 MODIS AVHRF等图像分辨率 比较低，领域效应区分不出来。解决方法是在在高级设置里面(Adva need Sett in gs )，将领域纠正(UseAdjacency Correction ）设置为 Nq6. ACC error:modrd5:Nonfinitenumbers in coefficientarraycoefv?xml: namespaceprefix=on s:"urn:schemas-microsoft-com:office:office" />IDL

22、 error:CDRIVER4V3R2:»>Wait for M0DTRAN4 calculation to<?xml: namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />提示传入MODTRA模型参数有误，常常是由于太阳高度角太小或者太大引起的。提示这个错误之前会出现以下提示框解决方法是确认填写的影像中心位置经纬度信息（西经为负数、南纬为负 数）、影像成像时间（格林威治时间）是否正确7.ACC error:autocha nHIS数据缺少K-T气溶胶反演的所需的波段，因此不能使

23、用K-T方法反演气溶胶。8、ACC error:亠. autocha nACC_AUTOCHAN:No water absorption cha nn els selected这种错误一直没模拟出来，一般是由于水汽反演、大气模型的选择和飞行时间的 问题，如飞行时间使用的是北京时间等。9、ACC error:avrdIDL error:REBIN:Result dimensions must be integer factor of original dime n这个错位一般出现在你多次执行 FLAASH工程文件时，没有重新设置输出文件而 选择替代的时候出现。好的方法就是重新启动FLAASH和加

24、载一次工程文件。结果错误1. 结果中某一个波段或者多个波段全部为0或者负值主要产生的原因是输入的辐射亮度数据值偏小。可能有以下几种情况： /(1) 在传感器定标的时候选择的是表观反射率(Reflectanee )而不是辐射率数据(Radianee)；(2) 没有做传感器定标，即没有将 DN值转换为辐射率数据；选择了错误的波谱响应函数；(4) 用BandMath做了辐射亮度的单位换算，在 FLAASH中导入辐射亮度数据 时，Scale Factor 选择的不是 1.0000。2. 结果中极大值、极小值非常多，也就是 010000之外的值。当选择RGB假彩色 显示的时候，出现花花绿绿的情况。町弹FLAAEH仃制 d 如芒怕0&3品用4仔血航丁1丿恥|»倉眄=1十.三'回File Ov«Fln Enhance Tools Wind 乜钏辐射定标得到的辐射率数据单位与 FLAASH要求的单位不一样可能有以下几种情况：用BandMath做了辐射亮度的单位换算，在 FLAASH中导入辐射亮度数据 时，Scale Factor 选择的不是 1.0000。(2) 没有做单位换算。3. 结果中部分像元为负值这个属于正常现象