遥感影像处理步骤(共6页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上3.2.3 遥感影像数据的获取目前世界上用于民用的卫星很多，最常用于作物长势监测的是美国发射的一系列陆地卫星。本文使用的是2013年2月11日，NASA发射的Landsat 8卫星数据，Landsat 8上携带有两个主要载荷：OLI（陆地成像仪）和TIRS（热红外传感器）。OLI包括9个波段，空间分辨率为30米，其中包括一个15米的全色波段，成像宽幅为185×185 km。OLI包括了ETM+传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLI Band5（0.8450.885 m），排除了0.825 m处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段（band1：0.4330.453 m）主要应用海岸带观测，短波红外波段(band9：1.3601.390 m) 包括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近。表 3-2 Landsat8各波段的名称与用途Table 3-2 The name and purpose of each band of Landsat8（引自：张玉君，国土资源遥感，2013）波段No波段名称波长范围/nm数据用途GSD地面采样距离/nm辐射率/（W·m-2sr-1um-1）典型SNR（典型）1NewDeep Blue433-453海岸区气溶胶30401302Blue450-515基色/散射/海岸30401303Green525-600基色/海岸30301004Red630-680基色/海岸3022905NIR845-885植物/海岸3014906SWIR21560-1660植物304.01007SWIR32100-2300矿物/干草/无散射301.71008PAN500-680图像锐化1523809SWIR1360-1390卷云测定306.013010TIR10300-11300地表温度10011TIR11500-12500地表温度100本实验获取条带号和行编号为143/029，选取棉花蕾期、花铃期、吐絮期内无云、质量较好的影像数据，过境时间分别为2013年6月25日，8月5日，8月29日。3.2.4 卫星影像处理地面目标是个复杂的多维模型，具有一定的空间位置、形状、大小和相互关系等空间分布特征。从一个无限的、连续的多维信息源的地面原型经遥感过程转为一个有限的、离散的二维平面记录的遥感信息后，受大气传输效应和遥感器成像特征的影响，这些地面目标的空间特征被部分扭曲，发生变形。星载传感器所获得的辐射能量需穿过整个大气层，电磁波在大气中传播时因大气吸收和散射作用的影响，其强度和光谱分布均会发生变化。传感器接收到的辐射强度及光谱分布的变化以及地面目标空间的变形等降低了遥感图像的真实性，因此，需对原始遥感图像进行预处理，以纠正原始图像中的几何与辐射变形，得到一个尽可能在几何和辐射上的真实图像。Landsat8可通过ENVI 5.1和ENVI 5.0 SP3软件打开。（1）辐射定标，本文使用ENVI 5.0 SP3软件打开影像，选择ToolBox/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，在Radiometric Calibration面板中，选择定标类型，辐射亮度值和大气表观反射率。选择输出路径，可以得到大气表观反射率数据。如图所示。图3-1 辐射定标Fig. 3-1 Radiometric calibration（2）大气校正大气定标FLAASH模块，它是由光谱研究的世界领先者Spectral Science, Inc.(SSI)开发的一种专门用于卫星影像大气校正的模型系统。它适用的范围比较广泛，几乎适用于当今所有类型卫星生产的影像。FLAASH通过光谱特征估计大气属性，并采用先进的MODTRAN4+模型来进行大气纠正。用户界面简单，并且根据维度与季节信息分为六种不同的大气纠正模型，可以有效的去除大气中水气、气溶胶对地面光谱反射的影响。光谱还原精度高，使用FLAASH进行大气校正，能够高保真的恢复地物波谱信息。图3-2 FLAASH大气校正Fig. 3-2 FLAASH atmospheric correction （3）几何校正本文使用高精度GPS野外实测地面控制点对Landsat8影像进行校正，几何精校正应用二次多项式、三次卷积法重采样，地图投影采用Lat/LonWGS-84，精较准误差和配准误差控制在0.5个像元以内，控制点不少于20个，主要选择道路交叉处，固定水域等易辨识处。【分享】Landsat TM 辐射定标和大气校正步骤作者:      发布: 2011-01-04Landsat TM 辐射定标和大气校正不 一、数据准备从usgs网站或者马里兰大学下载TM原始数据，usgs网站下载的数据是原始数据，在envi软件FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta中只需打开*_MTL.txt即可打开所有波段数据（除band6）u马里兰大学网站下载的数据有可能不是原始数据，在envi软件FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta中只需打开*.met即可打开所有波段数据（除band6）二、辐射定标1. 由于ENVI 4.7中有专门进行辐射定标的模块。将原始TM的影像打开以后，选择Basic ToolsPreprocessingCalibration UtilitiesLandsat Calibration2. 进入下一步参数选择：根据传感器类型选择Landsat 4,5 或者7。从遥感影像的头文件中获取Data Acquisition 的时间，Sun elevation。如果你是用FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta(Fast) 的方法打开的话，sun elevation 就已经填好了。这里Calibration Type 注意选择为Radiance。输出文件，定标就完成了。三、大气校正简单一点的大气校正可以采用ENVI的FLAASH模块，以下就是FLAASH操作的步骤：1. FLAASH 模块的进入方法是SpectralFLAASH，或者是Basic ToolsPreprocessingCalibration UtilitiesFLAASH。2. FLAASH 模块的操作界面分为三块：最上部设定输入输出文件；中间设定传感器的参数；下部设定大气参数。3. 首先设定输入输出文件。FLAASH 模块要求输入辐亮度图像，输出反射率图像。之前我们进行了辐射定标，得到辐亮度图像，在这里要把BSQ 格式的图像转换为BIL 或者BIP 格式的图像，然后再Input Radiance Image 中选择转换格式后的图像。(Basic ToolsConvert Data(BSQ,BIL,BIP)。这里注意，当输入图像后，程序会让你选择Scale Factor，即原始辐亮度单位与ENVI 默认辐亮度单位之间的比例。ENVI 默认的辐亮度单位是W/cm2 ?sr?nm，而之前我们做辐射定标时单位是W/m2 ?sr?m，二者之间转换的比例是10，因此在下图中选择Single scale factor，填写10.000。4. 此外，如果TM 影像的头文件中没有波段的信息，在这里也要求你提供一个.txt 文件以包含此信息。那么，准备好一个.txt 文件，其中含有一列TM 每个波段中心波长的信息。如果，我们打开的是Geotiff with meta，就不用填写波段信息了。5. 在Output Reflectance File 和Output Directory for FLAASH files 里面设定输出文件的文件名和位置。6. 设定传感器参数。首先是Scene Center Location，即遥感图像中心的坐标，以及Flight Date, Flight Time GMT，这三者都可以在TM 的头文件中找到，填入即可。7. 在Sensor Type 菜单中选择Landsat TM5。此时Sensor altitude 自动填上为705km。而Pixel Size 填为30m。8. 根据遥感影像研究区实际情况，填写Ground Elevation，比如呼和浩特市为1.05km。9. 最关键的为大气参数部分:a) Atmospheric Model( 大气模式): 共有Sub-Arctic Winter (SAW) ，Mid-Latitude Winter (MLW)，U.S. Standard (US) ，Sub-Arctic Summer(SAS), Mid-Latitude Summer (MLS) 和Tropical (T) 。根据经纬度和时间可以选定研究区的大气模式，见ENVI Help。b) Aerosol Model（气溶胶模式）：有Rural, Urban, Maritime 和Tropospheric四种选择。根据实际情况选择即可。关于此四种模式的解释见ENVI Help。c) 当我们选择TM 时，可选的参数还有Aerosol Retrieval 和Initial Visibility。这两个参数对最后的结果又相当重要的影像，因此最好能调查到当地的Initial Visibility。此外，AERONET 在全世界各地有测定AOD（Atmospheric Optical Depth）的站点，可以查询AOD 以后转换为消光系数，通过消光系数估算能见度，此步骤比较繁琐，在此不予详述。如果采用Aerosol Retrieval 中的K-T算法计算Visibility，且能够计算出结果的话，则采用K-T 算法的能见度，否则采用Initial Visibility 所指定的能见度。d) 关于Aerosol Retrieval。如果选择了下拉菜单中的K-T method，那么需要在Multispectral Settings 中设定参数,在Assign Default Values Based on Retrieval Conditions 中选择Over-land Retrieval Standard (660:2100nm)即可。根据不同的研究区可以设定不同的模式。其他设定可以不改变。Apply即可专心-专注-专业