Landsat簡介及數(shù)據(jù)預處理

1、OLI陸地成像儀包括9個波段，空間分辨率為30米，其中包括一個15米的全色波段，成像寬幅為185x185km。OLI包括了ETM+傳感器所有的波段，為了避免大氣吸收特征，OLI對波段進行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLI Band5(0.8450.885 m)，排除了0.825m處水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范圍較窄，這種方式可以在全色圖像上更好區(qū)分植被和無植被特征；此外，還有兩個新增的波段：藍色波段 (band 1; 0.4330.453 m) 主要應用海岸帶觀測，短波紅外波段(band 9; 1.3601.390 m) 包括水汽強吸收特征可用于云檢測；近紅外band5和短波紅外

2、band9與MODIS對應的波段接近。OLI陸地成像儀TM序號波段波段（um）空間分辨率(m)波段（um）空間分辨率(m)1藍色波段302Blue302303Green30304Red30305Near IR306306SWIR303073012.50（熱紅外）1208全色15309短波紅外301010011100 Landsat8數(shù)據(jù)打開和輻射定標處理美國的USGS（）網(wǎng)站提供最新的Landsat8數(shù)據(jù)下載，產(chǎn)品類型標示L1GT，與之前的數(shù)據(jù)格式類似，每個波段以.tif文件提供，元數(shù)據(jù)存放在文件中。Landsat8增加了幾個波段，詳細信息瀏覽：。在中非常容易打開Landsat8數(shù)據(jù)，如下：(

3、1)     選擇 File->Open ，選擇文件打開。(2)     ENVI自動顯示RGB顯示真彩色圖像，打開Data Manager對話框，可以看到ENVI自動讀取元數(shù)據(jù)信息，包括中心波長信息、波段名稱等。并將數(shù)據(jù)根據(jù)類型自動劃分為三類。(3)     從文件信息中可以看到，熱紅外數(shù)據(jù)被重采樣為30米分辨率，與可見光-近紅外波段一致，全色為15米分辨率。圖1：Data Manager對話框打開之后就可以很方便的進

4、行其他處理，比如輻射定標、大氣校正、融合等處理。下面使用ENVI下的通用定標工具進行Landsat8的輻射定標。(1)     選擇ToolBox/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，選擇可見光-近紅外數(shù)據(jù)。(2)     在Radiometric Calibration面板中，可以選擇定標類型：輻射亮度值和大氣表觀反射率。(3)     其他選項是方便用于FLAASH大氣校正。(4)&#

5、160;    選擇文件名和路徑輸出(5)     如圖3所示，得到大氣表觀反射率數(shù)據(jù)。圖2：Radiometric Calibration面板圖3：大氣表觀反射率結(jié)果ENVI下的Landsat8大氣校正（初試）Landsat8OLI陸地成像儀比之前的TM/ETM+多了兩個波段， 0.4330.453 m 和 1.3601.390  m ，怎么多的波段對于地表反演更加有利。ENVI5.1直接支持Landsat8的大氣校正（2013下半年

6、發(fā)布），利用 ENVI5.1 提供的 Landsat8 波譜響應函數(shù)在 ENVI5.0SP3 下也能完成大氣校正。大氣校正之前，啟動 ENVI Classic ，設置 preferences->Miscellaneous:Cache Size：2048( 最大內(nèi)存 75%)Image Tile Size ： 100 （推薦 1-4M ）注：電腦內(nèi)存為 8g ， 64 位操作系統(tǒng)保存后重啟&#

7、160;ENVI5 。波譜響應函數(shù)文件下載： 包括 OLI 和 TIRS 兩個傳感器第一步：輻射定標 選擇 File->Open ，選擇 _MTL.txt 文件打開。(2)ENVI 自動顯示 RGB 顯示真彩色圖像，打開 Data Manager 對話框，可以看到 ENVI 自動讀取元數(shù)據(jù)信息，包括中心波長信息、波段名稱等。并將數(shù)據(jù)根據(jù)類型自動劃分為三類。(1)選擇 ToolBox/Radiometr

8、ic Correction/Radiometric Calibration ，選擇可見光 -近紅外數(shù)據(jù)。(2)在 Radiometric Calibration 面板中定標類型（ Calibration Type ）：輻射亮度值（ Radiance ）輸出儲存順序 （ Output Interleave ）： BIL輸出數(shù)據(jù)類型： Float其他選項是方便用于 FLAASH 大氣校正。(3) 選擇文件名和路徑輸出圖 1

9、0;： Radiometric Calibration 面板第二步： FLAASH 大氣校正選擇 Toolbox/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction ，打開 FLAASH 大氣校正工具。（1）文件輸入與輸出信息項目單擊 Output Reflectance File 按鈕選擇輸出文件名和路徑。（2）傳感器與圖像目標信息l Lat ： 40

10、 19 39.46 ， Lon ： 116 42 2.98 （ FLAASH 自動獲?。﹍ Sensor Type ： UNKONWN-MSIl Ground Elevation （ km ）： 0.043 （從相應區(qū)域的 DEM 獲得平均值）l Flight Date ： 2013-05-12   Flight Time ： 

11、02:55:26注：在右邊圖層管理器中， 單擊右鍵選擇 View Metadata ，在 Metadata viewer 中瀏覽 time 可以看到飛行時間圖 2 ：圖像成像時間查看（3）         大氣模型（ Atmospheric Model ）： Sub-Arctic Summer （ 5 月份 緯度： 40-50 

12、）（4） 氣溶膠模型（ Aerosol Model ）： Urban（5） 氣溶膠反演（ Aerosol Retrieval ）： 2-Band （ K-T ）（6） 初始能見度（ Initial Visibility ）： 40 。圖 3 ： FLAASH 基本參數(shù)設置多光譜設置（ Multispectral Settings ）l Defaults 下拉

13、框： Over-Land Retrieval Standard （ 660 ： 2100 ）。l Filter Function File ：選擇 ldcm_oli.sli    波譜響應文件圖 4 ：多光譜設置（8）高級設置（ Advanced Settings ）：tile設置為 100M ，其余按照默認設置。（9）單擊 Apply 按鈕，執(zhí)行 FLAASH 。圖

14、 5 ：估算能見度、水汽柱結(jié)果第三步：瀏覽結(jié)果打開大氣校正結(jié)果，瀏覽植被波譜曲線如下，大致可以看出大氣校正后消除了大氣散射的影響。圖 6 ：大氣校正后的植被波譜曲線圖 7 ：卷云 Cirrus （ 1.3730 ）波段圖像討論        波譜響應文件包括了可見光 - 紅外，全色 9 個波段的響應，而我們大氣校正使用了前 8 個波段，另外卷云 C

15、irrus 波段噪聲比較大，是否將 Cirrus 、Pan 兩個波段的響應函數(shù)去除，同時將兩個波段從圖像中移除，只針對 7 個波段進行大氣校正，精度是否會更高？圖 8 ： oli 波譜響應函數(shù)2、 TM數(shù)據(jù)輻射定標ENVI > basic tools > preprocessing > calibration utilities > Landsat calibration，彈出如下對話框，圖3：圖3 輻射定標參數(shù)設置對話框3、 儲存順序調(diào)整Flassh大氣校正對于波段存儲

16、的要求為：BIL，BIP格式，上述計算得到的存儲方式為BSQ，在此進行波段存儲順序的轉(zhuǎn)化，具體操作如下：ENVI > basic tools > convert data (BSQ ,BIL ,BIP)圖 4 存放順序轉(zhuǎn)換4、 Flaash校正參數(shù)設置大氣校正的前期準備工作完畢，現(xiàn)在進行校正參數(shù)的設置：ENVI > basic tools > preprocessing > calibration utilities > FLAASH，彈出對話圖 5 FLAASH參數(shù)界面設置圖 6 多光譜設置對對話框根據(jù)上述圖中的參數(shù)設置，然后點擊ok，運行flaash大氣

17、校正。Landsat8移除卷云Cirrus波段的大氣校正測試在“ ENVI 下的 Landsat8 大氣校正（初試 ）”文章最后提出了一個討論，這里根據(jù)這個設想做出了另外一個結(jié)果。結(jié)果分析顯示，兩種方法得到的結(jié)果基本一致。第一步：重新制作波譜響應函數(shù)（1）啟動 ENVI classic ，選擇 Window->Start New Plot Window 。（2）在 ENVI Plot Window 窗口中，選擇 File->Input Data >Spectral Library，打開 ldcm_oli.sli 波譜響應文件。（3）如下圖所示選擇 7 個波段的波譜響應函數(shù)，選擇 File->Save plot as-> Spectral Library ，按照默認參數(shù)保存為 .sli 文件。圖 1 ：選擇 7 個波段的波譜響應文件第二步：大氣校正（1）使用 layer stacking 工具將輻射定標后的文件保存為 7 個波段的文件，也就是去除卷云 Ci