遙感影像處理步驟

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上3.2.3 遙感影像數(shù)據(jù)的獲取目前世界上用于民用的衛(wèi)星很多，最常用于作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的是美國(guó)發(fā)射的一系列陸地衛(wèi)星。本文使用的是2013年2月11日，NASA發(fā)射的Landsat 8衛(wèi)星數(shù)據(jù)，Landsat 8上攜帶有兩個(gè)主要載荷：OLI（陸地成像儀）和TIRS（熱紅外傳感器）。OLI包括9個(gè)波段，空間分辨率為30米，其中包括一個(gè)15米的全色波段，成像寬幅為185×185 km。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(duì)波段進(jìn)行了重新調(diào)整，比較大的調(diào)整是OLI Band5（0.8450.885 m），排除了0.825 m處水汽吸收特征；O

2、LI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(wú)植被特征；此外，還有兩個(gè)新增的波段：藍(lán)色波段（band1：0.4330.453 m）主要應(yīng)用海岸帶觀測(cè)，短波紅外波段(band9：1.3601.390 m) 包括水汽強(qiáng)吸收特征可用于云檢測(cè)；近紅外band5和短波紅外band9與MODIS對(duì)應(yīng)的波段接近。表 3-2 Landsat8各波段的名稱與用途Table 3-2 The name and purpose of each band of Landsat8（引自：張玉君，國(guó)土資源遙感，2013）波段No波段名稱波長(zhǎng)范圍/nm數(shù)據(jù)用途GSD地面采樣距離/nm輻射率/（W

3、·m-2sr-1um-1）典型SNR（典型）1NewDeep Blue433-453海岸區(qū)氣溶膠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礦物/干草/無(wú)散射301.71008PAN500-680圖像銳化1523809SWIR1360-1390卷云測(cè)定306.013010TIR10300-11300地表溫度10011TIR11500-12500地

4、表溫度100本實(shí)驗(yàn)獲取條帶號(hào)和行編號(hào)為143/029，選取棉花蕾期、花鈴期、吐絮期內(nèi)無(wú)云、質(zhì)量較好的影像數(shù)據(jù)，過(guò)境時(shí)間分別為2013年6月25日，8月5日，8月29日。3.2.4 衛(wèi)星影像處理地面目標(biāo)是個(gè)復(fù)雜的多維模型，具有一定的空間位置、形狀、大小和相互關(guān)系等空間分布特征。從一個(gè)無(wú)限的、連續(xù)的多維信息源的地面原型經(jīng)遙感過(guò)程轉(zhuǎn)為一個(gè)有限的、離散的二維平面記錄的遙感信息后，受大氣傳輸效應(yīng)和遙感器成像特征的影響，這些地面目標(biāo)的空間特征被部分扭曲，發(fā)生變形。星載傳感器所獲得的輻射能量需穿過(guò)整個(gè)大氣層，電磁波在大氣中傳播時(shí)因大氣吸收和散射作用的影響，其強(qiáng)度和光譜分布均會(huì)發(fā)生變化。傳感器接收到的輻射強(qiáng)度

5、及光譜分布的變化以及地面目標(biāo)空間的變形等降低了遙感圖像的真實(shí)性，因此，需對(duì)原始遙感圖像進(jìn)行預(yù)處理，以糾正原始圖像中的幾何與輻射變形，得到一個(gè)盡可能在幾何和輻射上的真實(shí)圖像。Landsat8可通過(guò)ENVI 5.1和ENVI 5.0 SP3軟件打開(kāi)。（1）輻射定標(biāo)，本文使用ENVI 5.0 SP3軟件打開(kāi)影像，選擇ToolBox/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，在Radiometric Calibration面板中，選擇定標(biāo)類型，輻射亮度值和大氣表觀反射率。選擇輸出路徑，可以得到大氣表觀反射率數(shù)據(jù)。如圖所示。圖3-1 輻射定標(biāo)Fig.

6、3-1 Radiometric calibration（2）大氣校正大氣定標(biāo)FLAASH模塊，它是由光譜研究的世界領(lǐng)先者Spectral Science, Inc.(SSI)開(kāi)發(fā)的一種專門用于衛(wèi)星影像大氣校正的模型系統(tǒng)。它適用的范圍比較廣泛，幾乎適用于當(dāng)今所有類型衛(wèi)星生產(chǎn)的影像。FLAASH通過(guò)光譜特征估計(jì)大氣屬性，并采用先進(jìn)的MODTRAN4+模型來(lái)進(jìn)行大氣糾正。用戶界面簡(jiǎn)單，并且根據(jù)維度與季節(jié)信息分為六種不同的大氣糾正模型，可以有效的去除大氣中水氣、氣溶膠對(duì)地面光譜反射的影響。光譜還原精度高，使用FLAASH進(jìn)行大氣校正，能夠高保真的恢復(fù)地物波譜信息。圖3-2 FLAASH大氣校正Fig.

7、 3-2 FLAASH atmospheric correction （3）幾何校正本文使用高精度GPS野外實(shí)測(cè)地面控制點(diǎn)對(duì)Landsat8影像進(jìn)行校正，幾何精校正應(yīng)用二次多項(xiàng)式、三次卷積法重采樣，地圖投影采用Lat/LonWGS-84，精較準(zhǔn)誤差和配準(zhǔn)誤差控制在0.5個(gè)像元以內(nèi)，控制點(diǎn)不少于20個(gè)，主要選擇道路交叉處，固定水域等易辨識(shí)處。【分享】Landsat TM 輻射定標(biāo)和大氣校正步驟作者:      發(fā)布: 2011-01-04Landsat TM 輻射定標(biāo)和大氣校正不 一、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備從usgs網(wǎng)站或者馬里蘭大學(xué)下載TM原始數(shù)據(jù)

8、，usgs網(wǎng)站下載的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，在envi軟件FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta中只需打開(kāi)*_MTL.txt即可打開(kāi)所有波段數(shù)據(jù)（除band6）u馬里蘭大學(xué)網(wǎng)站下載的數(shù)據(jù)有可能不是原始數(shù)據(jù)，在envi軟件FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta中只需打開(kāi)*.met即可打開(kāi)所有波段數(shù)據(jù)（除band6）二、輻射定標(biāo)1. 由于ENVI 4.7中有專門進(jìn)行輻射定標(biāo)的模塊。將原始TM的影像打開(kāi)以后，選擇Basic ToolsPreprocessingCalibration Utilities

9、Landsat Calibration2. 進(jìn)入下一步參數(shù)選擇：根據(jù)傳感器類型選擇Landsat 4,5 或者7。從遙感影像的頭文件中獲取Data Acquisition 的時(shí)間，Sun elevation。如果你是用FileOpen External FileLandsatGeotiff with meta(Fast) 的方法打開(kāi)的話，sun elevation 就已經(jīng)填好了。這里Calibration Type 注意選擇為Radiance。輸出文件，定標(biāo)就完成了。三、大氣校正簡(jiǎn)單一點(diǎn)的大氣校正可以采用ENVI的FLAASH模塊，以下就是FLAASH操作的步驟：1. FLAASH 模塊的進(jìn)入

10、方法是SpectralFLAASH，或者是Basic ToolsPreprocessingCalibration UtilitiesFLAASH。2. FLAASH 模塊的操作界面分為三塊：最上部設(shè)定輸入輸出文件；中間設(shè)定傳感器的參數(shù)；下部設(shè)定大氣參數(shù)。3. 首先設(shè)定輸入輸出文件。FLAASH 模塊要求輸入輻亮度圖像，輸出反射率圖像。之前我們進(jìn)行了輻射定標(biāo)，得到輻亮度圖像，在這里要把BSQ 格式的圖像轉(zhuǎn)換為BIL 或者BIP 格式的圖像，然后再Input Radiance Image 中選擇轉(zhuǎn)換格式后的圖像。(Basic ToolsConvert Data(BSQ,BIL,BIP)。這里注意，

11、當(dāng)輸入圖像后，程序會(huì)讓你選擇Scale Factor，即原始輻亮度單位與ENVI 默認(rèn)輻亮度單位之間的比例。ENVI 默認(rèn)的輻亮度單位是W/cm2 ?sr?nm，而之前我們做輻射定標(biāo)時(shí)單位是W/m2 ?sr?m，二者之間轉(zhuǎn)換的比例是10，因此在下圖中選擇Single scale factor，填寫(xiě)10.000。4. 此外，如果TM 影像的頭文件中沒(méi)有波段的信息，在這里也要求你提供一個(gè).txt 文件以包含此信息。那么，準(zhǔn)備好一個(gè).txt 文件，其中含有一列TM 每個(gè)波段中心波長(zhǎng)的信息。如果，我們打開(kāi)的是Geotiff with meta，就不用填寫(xiě)波段信息了。5. 在Output Reflect

12、ance File 和Output Directory for FLAASH files 里面設(shè)定輸出文件的文件名和位置。6. 設(shè)定傳感器參數(shù)。首先是Scene Center Location，即遙感圖像中心的坐標(biāo)，以及Flight Date, Flight Time GMT，這三者都可以在TM 的頭文件中找到，填入即可。7. 在Sensor Type 菜單中選擇Landsat TM5。此時(shí)Sensor altitude 自動(dòng)填上為705km。而Pixel Size 填為30m。8. 根據(jù)遙感影像研究區(qū)實(shí)際情況，填寫(xiě)Ground Elevation，比如呼和浩特市為1.05km。9. 最關(guān)鍵的

13、為大氣參數(shù)部分:a) Atmospheric Model( 大氣模式): 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) 。根據(jù)經(jīng)緯度和時(shí)間可以選定研究區(qū)的大氣模式，見(jiàn)ENVI Help。b) Aerosol Model（氣溶膠模式）：有Rural, Urban, Maritime 和Tropospheric四種選擇。根據(jù)實(shí)際情況選擇即可。關(guān)于此四種模式的解釋見(jiàn)ENVI

14、Help。c) 當(dāng)我們選擇TM 時(shí)，可選的參數(shù)還有Aerosol Retrieval 和Initial Visibility。這兩個(gè)參數(shù)對(duì)最后的結(jié)果又相當(dāng)重要的影像，因此最好能調(diào)查到當(dāng)?shù)氐腎nitial Visibility。此外，AERONET 在全世界各地有測(cè)定AOD（Atmospheric Optical Depth）的站點(diǎn)，可以查詢AOD 以后轉(zhuǎn)換為消光系數(shù)，通過(guò)消光系數(shù)估算能見(jiàn)度，此步驟比較繁瑣，在此不予詳述。如果采用Aerosol Retrieval 中的K-T算法計(jì)算Visibility，且能夠計(jì)算出結(jié)果的話，則采用K-T 算法的能見(jiàn)度，否則采用Initial Visibility 所指定的能見(jiàn)度。d