高光譜與高空間分辨率遙感課件

高光譜與高空間分辨率遙感實習實習一光譜的微分和積分一、實習目的熟悉和掌握光譜的微分和積分的概念，利用相關軟件對植被高光譜數據進行微分和積分處理；利用高光譜數據分析植被的“紅邊”等典型植被高光譜特征。二、原理與方法1、光譜微分光譜微分技術就是通過對反射光譜進行數學模擬，計算不同階數的微分值，以提取不同的光譜參數。應用光譜微分技術能夠部分消除大氣效應、植被環(huán)境背景（陰影、土壤等）的影響，以反映植物的本質特征。光譜微分公式（以二階為例）為：式中，為波長，為波長處的一階微分光譜，為相鄰兩波段間的波長間隔。

三、實習儀器與數據EXCELL軟件以及玉米葉片反射光譜。四、實習步驟1、計算玉米葉片反射光譜的一階微分光譜利用EXCELL軟件導入玉米葉片反射率數據，并繪制其反射率光譜曲線（見圖1）。采用公式1對玉米葉片反射率數據進行差分法處理，獲得一階微分光譜曲線（見圖2）。比較和分析圖1及圖2。

圖1玉米葉片反射率光譜曲線圖2玉米葉片一階微分光譜曲線2、根據一階導數光譜，求取紅邊面積計算670nm-760nm一階導數光譜曲線與坐標軸之間包含的面積。3、完成實習報告內容包括：目的、玉米原始光譜曲線、玉米一階導數光譜曲線、紅邊面積校。二、原理與方法

圖3連續(xù)統(tǒng)去除示意圖三、實習儀器與數據ENVI軟件、EXCELL軟件和作物冠層反射率曲線。四、實習步驟1、光譜庫的制作1）打開ENVI軟件，打開建立光譜庫界面。2）導入光譜數據，然后以光譜庫的格式存儲2、光譜數據的重采樣1）在ENVI主菜單中打開spectralresampling命令2）選擇待重采樣的光譜文件

3）定義輸出結果文件名4）指定波長文件5）查看重采樣結果3、連續(xù)統(tǒng)去除1）選擇并打開待連續(xù)統(tǒng)去除的光譜2）連續(xù)統(tǒng)處理4、完成實習報告內容包括：目的、光譜庫制作結果、光譜重采樣結果以及連續(xù)統(tǒng)去除結果。

2、回歸分析回歸分析（regressionanalysis)是確定兩種或兩種以上變數間相互依賴的定量關系的一種統(tǒng)計分析方法。研究一個隨機變量Y對另一個(X)或一組(X1，X2，…，Xk)變量的相依關系的統(tǒng)計分析方法。

三、實習儀器與數據SPSS軟件、EXCELL軟件及玉米葉片反射光譜數據、葉綠素含量數據。四、實習步驟1、相關分析1）將玉米反射光譜數據及葉綠素數據導入SPSS軟件，并進行對每個波段與對應的葉綠素含量數據進行相關分析2）獲得相關分析結果，找出相關系數絕對值最大值波段，并與臨界值進行比較。圖3相關系數曲線實習四高光譜圖像大氣校正一、實習目的熟悉和掌握高光譜圖像大氣校正基本流程；掌握ENVI中FLAASH大氣校正模塊的基本操作及參數設置。二、原理與方法1、基本原理FLAASH大氣校正基于太陽波譜范圍內(不包括熱輻射),標準的平面朗伯體在傳感器處接收到的單個像元光譜輻射亮度,由FLAASH模塊取得相關參數后,影像反射率就可利用輻射傳輸方程對逐個像元進行計算.步驟如下:①通過計算Columnwatervapor的量來計算A,B,S和La.Columnwatervapor在不同場景下各不相同,運行幾次不同水蒸氣數量的MODTRAN模型,構成一個查找表,每個像素可從該表中獲得水蒸氣量,進一步計算A,B,S和La.②忽略影像鄰近像元效應影響,利用(5)式計算像元空間平均反射率ρe,獲取鄰近像元反射率.FLAASH模塊中用一個徑向距離近似指數函數,代替大氣點擴散函數進行鄰近像元反射率計算.當求得鄰近像元反射率后,將遙感器接收的輻射亮度和MODTRAN4模擬大氣校正參數代入(4)式,求得整幅影像的真實地表反射率ρ.四、實習步驟1、處理流程

圖4處理流程2、去除未定標及水汽影像波段刪除的波段見表1，最終保留196個波段，分別為8-57,79-224。表1被刪除的波段3、絕對輻射值的轉換VNIR和SWIR波段分別除以因子40和80.4、壞線修復、條紋去除、Smile效應去除

5、基于FLAASH進行大氣校正1）FLAASH模塊參數設置2）大氣校正結果

圖6大氣校正結果6、完成實習報告內容包括：目的、預處理結果、大氣校正結果。在中心投影的像片上，地形的起伏除了引起像片比例尺的變化外，還會引起平面上點位在像片上相對位置的移動，這種現(xiàn)象稱為像點位移。其位移量就是中心投影與垂直投影在同一水平面上的投影誤差。圖8地形起伏對影像的影響像點位移的計算公式由公式可以看出：1)移量與地面高差ｈ成正比，即高差越大引起的像點位移量也越大。當地面高差為正時（地形高于攝影基準面），σ為正值，像點位移是背離像點方移動的；當高差為負時（地形低于攝影基準面），σ為負值，像點向像主點方向移動。2）位移量與像主點的距離r成正比，即距像主點越遠的像點位移量越大，像片中心部分位移量較小。像主點處ｒ=0，無位移。3)位移量與攝影高度H（航高）成反比。即攝影高度越大，困地表起伏引起的位移量越小。因此，結合DEM圖像，可以對中心投影轉換為正射投影。三、實習儀器與數據ENVI軟件和IKONOS數據。四、實習步驟1、打開ENVI軟件，打開IKONOS數據及DEM數據。圖9打開IKONOS數據及DEM數據圖10運