輻射定標教程

1、在新版本ENVI中(4.5版本以及更新)，沒有單獨設(shè)立ASTEF MODIS定標的工具。對于ASTER L1AL1B和MODIS 02級數(shù)據(jù)，在打開數(shù)據(jù)時會自動完成對數(shù)據(jù)的定標。如圖1所示打開ASTER L1B勺結(jié)果，在波段列表中，自動讀取各個波段的中心波長信息，并按照波段范圍信息(VNIR、SWIR TIF0分組波段。其中 VNIR、SWIR自動定標為輻射亮度,單位是：W/n2/srZm TIR數(shù)據(jù)定標為大氣表觀溫度值，單位：開爾文。打開其中一個數(shù)據(jù)，瀏覽像元值，可以看到已經(jīng)定標為浮點型的輻射亮度值。圖1 ASTER L1敏據(jù)如圖2為打開MODIS 02級1km數(shù)據(jù)，其中250米和500米的

2、波段經(jīng)過重采樣為1km加入這個數(shù)據(jù)集中。ENVI根據(jù)各個波段的中心波長信息定標為三個類型數(shù)據(jù)：反射率數(shù)據(jù)(Reflectance)、輻射亮度值數(shù)據(jù)(Radiance)和發(fā)射率數(shù)據(jù)(Emissive)。其中反射率和發(fā)射率為01無單位值，輻射亮度值單位是：W/n2/ m/sr。File OptionsOGray Scale <： RGB Col1 即 Hofloulmc。(Bond 3)世 Availabe Band.M0D021B1. A20(K2<lfi. 0345. 005. 2C1EMRadi ance(Band J) ：25C口IKMRadi 皿 M(Bind 2) 25C1

3、即R散di白康£電：CBand 3) 50C1KMRadi ance(Band 4)(50C口1KMRadi自邛羅整CBand 55M1跚Rtdiane*(Paid 6) 50C1KMRadi ance(Bud T) 50t1KLSRadi ance場g 8)1雄Radianc#(Band 9)Radi ance型心10)1EMRadi anceCBand 11)Radijice(Band 12)a腳Ridi(Bud 131o)跚Radi aitce(Baxtd 13hi)網(wǎng)Radi wee141o)Raidi w：貯*OB血4hi)1EMRadi anceGBaud 15)口mtR

4、adi ance(Bwid 16漩Rtdi wet(Ptnd 17)1KMRadi anceCBmd 18)1KMRadi ance(Band 19)1期RHi anceCBand 26)回 MODO2E>ai. A2002246. 0345.005. K 1KM Emissive (Band 20)圖2 MODIS 02級數(shù)據(jù)如果打開原始的 ASTEFD MODIS的DN值數(shù)據(jù)，可以在ENVI主菜單中選擇File->preferences ,切換到 Miscellaneous 面板，將 Auto-Correct ASTER/MODIS 項設(shè)置為 NO。3.2 Landsat數(shù)據(jù)定

5、標ENVI4.7版本改進了 Landsat數(shù)據(jù)定標的功能，對于Landsat4/5數(shù)據(jù)可以手動選擇以下兩種定標公式：Lb = Gain 來 DNb + Bias 公式 nLa = LMIN?1 + ( lmaxLMIN* )(qcal - QCALMIN)公式/L人 qcalmax-qcalmin7 '>式中：QCAL為原始量化的DN值LMIN入為QCAL = 0時的輻射亮度值LMA>Q為QCAL = QCALMAM 的輻射亮度值注：LMIN 入和 LMA>Q 的值取自 Chander, Markham, and Helder (2009)的研究成果。QCALMIN是

6、最小量化 定標像素值(與LMIN入類似)。取值如下：1: LPGS產(chǎn)品1: 04 April 2004 之后的 NLAPS產(chǎn)品0: 04 April 2004 之前的 NLAPS產(chǎn)品注：如果沒有元數(shù)據(jù)信息，QCALMIN取默認值1 (TM和ETM+)或者0 (MSS>QCALMAX為最小量化 定標像素值(與LMA>G類似)。根據(jù)元數(shù)據(jù)信息取值為 127, 254, 255。 當缺少元數(shù)據(jù)時，QCALMAX取默認值：255 (TM和ETM+)或者127 (MSS)。作為結(jié)果的輻射亮度值的單位為(W/(cm2*sr*&micro;m)。定標參數(shù)使用 Chander, Markh

7、am, and Helder (2009)的研究成果，其中LPGS和NLAPS分別是 兩種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到的產(chǎn)品：the Level 1 Product Generation System (LPGS)和theNational Land Archive Production System (NLAPS),從 2008 年 12 月份開始,L7 ETM+ 和 L5 都是以LPGS系統(tǒng)處理，L4 TM和MSS以NLAPS系統(tǒng)處理。具體參數(shù)如下所示:步口扯住4的簡日福Ql&ia 127)Eks ndSpectTdil ran 跖Center wjwlengEhLMNxW/j麻W岫LMAXa(

8、W. rrt SrjmlVK；w；ftr w f啪)E此隊 W.tnr'inij駒1強呻LI MSS (NLAPS)10.4觸七舞？o>挪I9K湖0脈。200IS74 洶0155930.6&4-0J8O00-7.470176L擁鄰將Q1276&900QIJW200皿112 MSS (NLAPS)10.497-0533皿孫82GJ2.0G7870gLS292tJ,60T.,7iaG英I-M85W&15393Q,69T-爪蜘ATM5152M4H106g4007-0590涵1303330973733.G6G67886.6L3WSS (NLM'S：.1Q4

9、內(nèi)朝8X5454IS92.0W7D4心92OJSOfi-O.TOS隊取3179I2S5S30315SS3OJ6Q3-O.TO30.7433349LI496103129】4叫5"心9用1憤IflWWD3ES7.5L4MSS (NUM'S)10.49S-0J6O5asso423&1朝碰418272O&HJ6&6取洶4364暮59®神4i56a3017575142IJ07874DS12604CUSOft-L-OZS0.9164ItG0.88183048制L5M$SN 網(wǎng)句1D497-O6070.55232.0S66103阻423179L3SSB 舞

10、3157032M3145逾1125980512494009-1,036OU3i2i皿4聞3«53.4NLAPS處理和LPGS處理產(chǎn)品的 MSS定標參數(shù)NLAPS處理產(chǎn)品的TM4、5定標參數(shù)說明：L5 TM在（1984 T991）間數(shù)據(jù)使用（LMA）Q =169, 333陸標參數(shù)。L7 tlM- SeiEDf 心"一 1 and gi心=河Specrrjl rangeCwicer w.tvelengthIMIN、LMAXfcGurtSUNhUnnsSimST岬J；w.麻 srpimi-'DiMW/(m2 srum)w- tni2 im)Sw 部m fLPCSj 0.4

11、52-05140.4S3-6229X7LI劇 709738t®72<L51ACL&H0.560-G.4300.9L3D9843-7£1tai23Q6bi23440.94252D瓦9440.772-M980.S35-5J241.10.W929I-Cl 07103951.547-i.m1.悶-to47.S70.193 220-119230.S6ia?bt2.$GIU150X3&74J87fSN/A7L0G5Q3462.20-035IG540.0664%-o.«84如IWM如AO幽60.706-4.724110575591-5.66H362High

12、 Gain (LPCSi 10.452-03140.4£J»62ISIjE0.778740-砧819972Q519，g>lQ560-64IWS5.78619-7018 口30.&3I-M920.662-5.0352.9。成1時f 6215334fl.772-0960.835-51157.4問，764-17410335L54E,枷l.6<-1,03 LOG0.126220'-113230.3&I0L31-U2.3G1133532I2J&50.03.7205116NM72D65-2M62.灑-0.MIO£O心盛a一 039麗

13、如RW0515-0,396Q.706-4.7齡。石 41732534LPG齡理產(chǎn)品的ETM成據(jù)定標參數(shù)同時ENVI還可以定標為表觀大氣反射率（p D公式3式中：L入為輻射亮度值d為天文單位的日地距離ESUM為太陽表觀輻射率均值，對于Landsat 7 ETM+, ENVI使用 “the Landsat 7 Science DataUsers Handbook”上記錄的參數(shù)； 對于 Landsat TM 4/5,ENVI 使用 Chander and Markham (2003)研究成果0 s是以度為單位的太陽高度角。如果定標的Landsat數(shù)據(jù)帶有元數(shù)據(jù)，ENVI會自動識別 定標參數(shù)。對于帶元

14、數(shù)據(jù)文件的Landsat 7 GeoTIFF (*_MTL.txt )，需要通過這種方式打開文件 FileOpen External FileLandsat GeoTIFF with Metadata。選擇 Basic Tools PreprocessingCalibration UtilitiesLandsat Calibration，可以打開 定標工具。Landsat Satellite Sensor Landsat 1 ETM+D角牝 kcqui si I i on MonthAcqui sition Dty :Date Acquisition:Sun Elevation (de砂：Ca

15、libration Typt ORadianm ©ReflectEdi t Calibrati on ParametersLOutput R宅mult totttmory(5and 1)Gain：0-765274Bms:-6. 199?.(Btikd 2)G*in：o. SI整剝Bi :_6 OOOOC.(Band 3)Gain：0- 63960?Bias：7 SfMJOC(Band 4) G<inlBi 5000C.(Band 5)G«in：12847CBias：-1-OOOOCtnd 7)Gain：0-044243Bi_0. 3499?R«itor

16、71; Datfts«tOK Cancelt JEnt*r OutputChoo戲 | CompressOKQueue圖3 Fast格式的L7定標界面Edit Cal ibr at ion Para. - _ | X圖 4 Landsat 7 GeoTIFF (*_MTL.txt)定標界面當遇到?jīng)]有元數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)時，需要手動輸入定標參數(shù)（默認情況下的參數(shù)經(jīng)常不準），定標參數(shù)可以通過NASA網(wǎng)站查詢或者是一些研究成果，由于不同處理系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)經(jīng)過重采樣后原始的DN會有所不同，因此 定標參數(shù)也有很多套標準。如下網(wǎng)址為NASA公布的定標參數(shù)。http:/landsathandbook.g

17、/handbook/handbook_htmls/chapter9/chapter9.html注意的是如果 定標的數(shù)據(jù)格式是ENVI標準格式或者TIF格式，一次只能 定標一個波段。Lwdsat Sa 槌 Hi 槌 Sensors Lands at 5 IMD"t角Acquisition Month :JanuaryDataAequisition D&y :Acquisition Ttar90 00Sun ELev&ti on (deg):D&t< Acqui3i11on Band :C«lil>r«tio

18、n Type Radi«jce (-Refl«ctwc«Edit Values 1 LminLraax C* GainBiasEdit Caiibration Faro»etersOutput Re suit tQ '_*) File MemoryEnter Output FilenameChoose FjCofflprss0KQueueCanctl圖5缺少元數(shù)據(jù)文件時候的定標界面卜面表1和表2是Landsat5的其他版本 定標參數(shù)供參考。表1 Landsat TM5飛行前輻射 定標系數(shù)（實驗室 定標）BandGainoffset10.602-1

19、.5221.170-2.8430.806-1.1740.815-1.5150.108-0.3760.0551.2470.057-0.15表 2 Landsat TM 5 輻射定標系數(shù)（Gyannesh Chander 等（2003 年）從1984年3月1號至2003年5月4號2003年5月5號之后BandLMINLMAXGainoffsetLMINLMAXGainoffset1-1.52152.10 0.602431-1.52-1.52193.0 0.762824 -1.522-2.84296.811.175100-2.84-2.84365.01.442510-2.843-1.17204.30

20、0.805765-1.17-1.17264.01.039880-1.174-1.51206.200.814549-1.51-1.51221.00.872588-1.515-0.3727.190.108078-0.37-0.3730.20.119882-0.3761.237815.3030.0551581.23781.237815.3030.0551581.23787-0.1514.380.056980-0.15-0.1516.50.065294-1.153.3 AVHRFB據(jù)定標 ENVI提供的AVHRR定標 工具可以對來自 NOAA-6、-7、-8、-9、-10、-11、-12、 -14、

21、-15、-16、-17、-18 和-19 衛(wèi)星的 AVHRR數(shù)據(jù)進行定標。波段 1和2被定標為反射率，波段3、4和5被定標為亮溫值(單位：開爾文)。其中NOAA-6、-7、-8、-9、-10、-11 選擇主模塊->Basic Tools (或 Spectral) ->Preprocessing-> Data-SpecificUtilities->AVHRR->Calibrate NOAA 6/7/8/9/10/11 。界面比較簡單。在SS楸術(shù)方面，ENVI使用多通道海面溫度( Multi-Channel Sea Surface TemperatureMCSST 計

22、算算法(包括三種：Split-window、dual-window 和 triple-window),分別用于白天和夜間的數(shù)據(jù)。每種方法的計算公式如下所示。1. NOAA-12,-14,-15:Day MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2* (band4 - band5) + a3* (band4 - band5) * (sec( -1 )Night MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2* (band4 - band5) + a3* (band4 - band5) * (sec( -1)4)Night MCSST DualTs =

23、 a0 + a1*band4 + a2* (band3 - band4) + a3* (sec( -1) 4 )Night MCSST TripleTs = a0 + a1*band4 + a2* (band3 - band5) + a3* (sec( -1)4)2. NOAA-16,-17,-18:Day MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2*band5 + a3* (band4 - band5) * (sec( -1)Night MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2*band5 + a3* (band4 - band5) *

24、(sec( -1)Night MCSST DualTs = a0 + a1*band4 + a2* (band3 - band4) + a3* (sec( -1) 4 )Night MCSST TripleTs = a0 + a1*band3 + a2*band4 + a3*band5 + a4* (band3 - band5) * (sec( -1)3. NOAA-19Day MCSST SplitTs = a0 + al *band4 + a 2(band4 - band5) + a 3(band4 - band 5)(sec(洲)Night MCSST SplitTs = a0 + a1

25、 *band4 + a 2(band4 - band5) + a 3(band4 - band5)(sec( 寸)Night MCSST DualTs = a0 + a1*band4 + a 2(band3 - band4) + a3(sec( &1Night MCSST TripleTs = a0 + a1 *band4 + a 2(band3 - band5) + a 3(band3 - band5)(sec( 寸)4. NOAA MetOp-A FRAC:Day MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2* (band4 - band5) + a3* (

26、band4 - band5) * (sec( -1)Night MCSST SplitTs = a0 + a1*band4 + a2* (band4 - band5) + a3* (band4 - band5) * (sec( -1» )Night MCSST DualTs = a0 + a1*band4 + a2* (band3 - band4) + a3* (sec( -1)4)Night MCSST TripleTs = a0 + a1*band4 + a2* (band3 - band5) + a3*(band3 - band5) * (sec( -1» )其中Se

27、c( 4是衛(wèi)星高度角的正切值，Band3、4、5是定標后的亮溫值(單位：開爾文)，“a”參數(shù)值是根據(jù)漂流浮標和熱帶太平洋固定浮標數(shù)據(jù)，利用回歸模型獲得。不同的衛(wèi)星對應的參數(shù)不一樣，詳細參見表36。表 3 Day MCSST SplitSatellitea0a1a2a3NOAA-12-263.0060.9635632.5792110.242598NOAA-14-278.431.0173422.1395880.779706NOAA-15-261.0297350.9594562.6635798790.570613NOAA-16-273.773.301267-2.301950.628966NOAA-1

28、7-271.2060.992818-2.499160.915103NOAA-18-280.431.024532.100440.0784059NOAA-19-278.745961.019221.722700.80263MetOp-A FRAC-273.8161.002552.394510.903773表 4 Night MCSST SplitSatellitea0a1a2a3NOAA-12-263.940.9670772.3843760.480788NOAA-14-282.241.0290882.2753850.752567NOAA-15-271.39697240.9938922.75234663690.662999NOAA-16-273.15-2.536553.53160.753291NOAA-17-276.591.01015-2.58151.000541NOAA-18-276.0751.008412.234590.736946NOAA-19-277.713041.014321.917980.720