Flaash大氣校正

1、即“力孝上機(jī)實(shí)習(xí)容：Flaash大氣校正學(xué)生 王 玲學(xué) 號(hào) 202120771院系城市與環(huán)境學(xué)院專 業(yè)地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)年級(jí) 2021級(jí)教務(wù)處制Flaash大氣校正實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本次實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋钜徊嚼斫獯髿庑Ｕ脑?、方?并且熟練掌握Landsat8 OLI數(shù)據(jù)的大氣校正的流程.二、實(shí)驗(yàn)容1、輻射定標(biāo)目的：將傳感器記錄的電壓或數(shù)字量化值DN值轉(zhuǎn)換為絕對(duì)輻射亮度值輻射率.原理：L=Gain*DN + Bias步驟：(1) 首先,在中翻開(kāi)輻射定標(biāo)工具,Toolbox/Radiometric Correction/ RadiometricCalibration ,并在File Sel

2、ection對(duì)話框中選擇數(shù)據(jù),如下所示：(2) 輻射定標(biāo)參數(shù)設(shè)置中選擇好輻射定標(biāo)的數(shù)據(jù)時(shí),接下來(lái)需選擇定標(biāo)參數(shù).其中,Calibration Type：輻射定標(biāo)類型,因 Flaash校正要求輸入的數(shù)據(jù)為輻亮度值,因此輻射定 標(biāo)類型選擇輻亮度.當(dāng)數(shù)據(jù)的每個(gè)波段包含Gain和Offest參數(shù)時(shí),Envi會(huì)自動(dòng)從元數(shù)據(jù)文件中獲取這些參數(shù),并根據(jù)輻射定標(biāo)公式進(jìn)展定標(biāo),本實(shí)驗(yàn)所使用的Landsat8 OLI數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)中包含這兩個(gè)參數(shù).另外,Envi默認(rèn)Gain和Offest參數(shù)定標(biāo)單位為 W/m2*sr*師,因此,計(jì)算得到的輻亮度值為 W/m2*sr* 口.Output Interleave :輸出數(shù)

3、據(jù)存儲(chǔ)順序,因Flaash校正要求輸入的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型為BIL或BIP,但因BIL的處理速度快,故在此選擇BLOutput Data Type :輸出數(shù)據(jù)類型,輻射定標(biāo)中可以選擇的輸出數(shù)據(jù)類型為三種,分別是： 浮點(diǎn)型Float、雙精度浮點(diǎn)型(Double)和無(wú)符號(hào)位16整型(Uint).本實(shí)驗(yàn)中使用的 OLI6 原始數(shù)據(jù)為無(wú)符號(hào)16位整型,在進(jìn)展Flaash校正時(shí)計(jì)算縮放因子是無(wú)單位型與浮點(diǎn)型 數(shù)據(jù)之間的縮放關(guān)系,因此,該處選擇浮點(diǎn)型 Float.Scale Factor：因輻射定標(biāo)計(jì)算的輻亮度值單位是W/m2*sr*叩,而FLAASH正所要求輸入數(shù)據(jù)的輻亮度單位為Mlcm2*sr*nm,該縮放

4、系數(shù)是這兩單位間的轉(zhuǎn)換系數(shù),而點(diǎn)擊“Apply FLAASH Setting按鈕,會(huì)自動(dòng)匹配符合FLAASH大氣校正要求的縮放系3輻射定標(biāo)后的結(jié)果說(shuō)明：上圖中左邊的視圖框中顯示的是輻射定標(biāo)前的多光譜影像,也即原始的OLI多光 譜影像；右邊的視圖框中顯示的是輻射定標(biāo)后的多光譜影像.(3) 結(jié)果檢驗(yàn)查看定標(biāo)前后影像的像元值,結(jié)果如下：Cursor VsIlp保口： M* 291 14.22 1085 6 55.830MCRS: 49SB113817019876Proj : Gtflgraphic L*t/L峭 WGS-84r&di QiBfitri c sOibmtigmdat KEFEOJZCT

5、ZDM.p 制 m 45To, gsi gerr. TsegProj: DIM, Zone 43 M, WGEf 4File: 1639 5152.4361 2422Dm 5,930613,3,725839,4 748014Azuiiition Tint； 201 S-Ql-22T03:19;4T, 5886011ZLCS12TO362O1SO22IJGHOO MTL MultiSpectrcl EEFEOJECTED Mq： 236ITO. 4570,33190777329Proj: VTM, Zftitft 聯(lián)凡 GS-34File 1839,5152,4361.2422Dfttk； 73

6、41,6046,65T7Acquisition Time： 2021-0l -Z2T03:19 ;|7. SS36011Z其中,底下的Data值為定標(biāo)前影像的像元值,上面的 Data值為定標(biāo)后影像的像元值.且定標(biāo)前影像的數(shù)據(jù)類型為無(wú)符號(hào)16位整型,定標(biāo)后影像為浮點(diǎn)型輻亮度值.2、Flaash大氣校正目的：消除大氣和光照等因素對(duì)地物反射的影響,獲取地物反射率、輻射率、地表溫度等 真實(shí)物理模型參數(shù),用來(lái)消除大氣中水蒸氣、氧氣、二氧化碳、甲烷和臭氧等對(duì)地物反 射的影響,消除大氣分子和氣溶膠散射的影響.原理：是基于太陽(yáng)波譜圍不包括熱輻射和平面朗伯體或近似平面朗伯體 ,在傳 感器處接收的像元光譜輻射亮度

7、公式為：其中,公式右邊第一局部代表了太陽(yáng)輻射經(jīng)大氣入射到地表后又反射直接進(jìn)入傳感器的輻射亮度；右邊第二局部為經(jīng)大氣散射后進(jìn)入傳感器的輻射亮度；第三局部為大氣后向散射輻射率大氣程輻射.進(jìn)展大氣校正時(shí),在大氣校正參數(shù)獲取后,根據(jù)該方程逐個(gè)波段像元計(jì)算地表平均反射率.步驟：(1) 首先,在 Envi 中翻開(kāi) Flaash 大氣校正工具,Toolbox/Radiometric Correction/FLAASHAtmospheric Correction ,翻開(kāi)的 Flaash校正界面如下：(2) Input Radiance Image：輸入輻亮度文件,單擊該按鈕選擇輻射定標(biāo)后的文件,這時(shí) 會(huì)彈出R

8、adiance Scale Factor對(duì)話框,它的作用是在單位未知的輻亮度值與浮點(diǎn)型輻 亮度值之間做轉(zhuǎn)換,并且 Scale Factor將點(diǎn)型或整型亮度圖像單位未知/浮點(diǎn)型 輻射亮度.當(dāng)各波段的輻亮度單位不一致時(shí),選擇第一項(xiàng),否如此選擇第二項(xiàng),因做輻射定標(biāo)時(shí)已經(jīng)使縮放系數(shù)符合Flaash校正要求,因此此處的縮放系數(shù)為默認(rèn)值1.(3) 參數(shù)設(shè)置傳感器與圖像信息Scene Center Location ：圖像中央經(jīng)緯度,該值在選擇了輸入輻亮度文件后自動(dòng)加載,無(wú)需 手動(dòng)填寫(xiě)；Sensor Type：選擇多光譜里的 Landsat8 OLI傳感器；Sensor Altitude :傳感器飛行高度,

9、中選擇了傳感器類型,該值將會(huì)自動(dòng)添加；Pixel Size：像素大小,中選擇了傳感器類型,該值將會(huì)自動(dòng)添加；Flight Data與Flight Time GMT：成像日期與時(shí)間,在相應(yīng)的頭文件信息中找DATE_ACQUIRED與 SCENE_CENTER_TIME;Ground Elevation :圖像區(qū)域平均海拔,通過(guò)的DEM數(shù)據(jù)獲取.因本本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有DEM數(shù)據(jù),故采用Envi自帶的世界DEM據(jù)來(lái)計(jì)算.首先,在Envi中加載自帶的世界DEM 數(shù)據(jù),然后將市的Landsat8 OLlB據(jù)作為掩膜,只對(duì)影像圍的DEM進(jìn)展統(tǒng)計(jì)計(jì)算,結(jié)果如下：另外,該統(tǒng)計(jì)結(jié)果的單位為米,而Flaash校正中輸入

10、的平均海拔單位為千米,因此 GroundElevation 值應(yīng)為 1.;大氣模型Atmospheric Model該模型的選擇依據(jù)輸入影像所處的緯度與獲取時(shí)間來(lái)決定,本實(shí)驗(yàn)中選擇中緯度冬季 MLW；氣溶膠模型Aerosol Model沒(méi)有城市和工業(yè)影響的地區(qū)選擇 Rural鄉(xiāng)村；混合 80%鄉(xiāng)村和20%煙塵氣溶膠選擇 Urban城市,該模型適合高密度城市或工業(yè)地區(qū)；平靜、干凈條件下能見(jiàn)度大于40km,即晴朗天氣的陸地,只包含微小成分的鄉(xiāng)村氣溶膠時(shí)選擇Tropospheric對(duì)流層；由此可見(jiàn),氣溶膠模型的選擇與城市、工業(yè)影響程度有關(guān),故本實(shí)驗(yàn)的氣溶膠模型應(yīng)選擇 Urban.氣溶膠反演Aeros

11、ol Retrieval Flaash校正使用黑暗像元反射率比值反演氣溶膠和估算能見(jiàn)度,而氣溶膠模型選擇None時(shí),初始能見(jiàn)度Initial Visibility值將用于氣溶膠反演模型；選擇K-T氣溶膠反演方法,當(dāng)沒(méi)有找到適宜的黑暗像元時(shí),初始能見(jiàn)度值將用于氣溶膠反演模型；因此,選擇K-T模型時(shí)必須確定是否有黑暗像元,否如此必須估算一個(gè)初始能見(jiàn)度值.本實(shí)驗(yàn)中,黑暗像元確實(shí)定方法采用直方圖統(tǒng)計(jì)法,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：f Rpulfr：! LC&1?706202102?LGNaD_MTI. 口 目 雙Hie OptionsFl * t * CLfi* PlHiE口qroFs:3703芭2D1b nxic

12、/ - 11.5x1c/ .151 丹FiLmi 二的：F MjC8127C3&2D1&022L：B0C . tir.LC91270Dins Full Sc看* I 61r ?47 7W1 points)fi.axw51 2 3 4 5 ib ? Tl TIddddTI an黑黑 Lr E EE EE En uoooooo H oM口雪 JllbU oaoti 3313 37et? 473EG74 41 7 3 5 3 2 47 3 3 5 6 .Q- 99G 22 34 7 b c s 5 G roHe-siQ U7144249779 中日15 115353271弓 0C137St 42uy

13、 此 J909.090 J7L7 43 2 768. 1G Wb84 .附 ?白白白llpts Total20375Z72 加箝 52Formant在Flaash中,黑暗像元是通過(guò) 2100nmband7附近反射率小于等于0.1或660nm與2100nm的反射率比值大于 0.45來(lái)定義.從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以看出,band7的最小反射率值為0,故黑暗像元存在,因此無(wú)需估算初始能見(jiàn)度值.另外,如果氣溶膠模型選擇K-T模型時(shí),需在多光譜設(shè)置中設(shè)置而、下行通道,而 Envi中規(guī)定 KT upper 為 2100nm-2250nm、KT lower 為 640nm-680nm ,對(duì)應(yīng)的結(jié)果如下：4在所有參數(shù)設(shè)置好后,點(diǎn)擊Apply,執(zhí)行Flaash大氣校正.結(jié)果如下:其中,左邊為大氣校正前的影像輻射定標(biāo)后的影像,右邊的為Flaash大氣校正后