高分二号数据处理流程.docx

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高分二号数据处理流程

高分二号数据处理流程

高分二号卫星于 2014 年 8 月 19 日成功发射，搭载有两台高分辨率 1 米全色、 4 米多光谱相机，将带来优于 1 米空间分辨率的光学遥感影像。

高分二号较高分一号来说分辨率提高一倍，同时具有高定位精度和快速姿态机动能力等特点。

从 2014 年 8 月21 日首次开机成像并下传数据，已逐步被各行业用户使用。

一、高分二号数据大气校正

高分二号数据的大气校正与高分一号类似，但由于官方暂时未正式公布卫星的波谱响应函数等参数， ENVI 也未能及时对其进行原生支持。

为方便大家使用，这里以一景 GF2-PMS2L1A 级数据为例，介绍在 ENVI5.2 下可行的 FLAASH 大气校正流程。

注：

同样适合在其他 ENVI 版本中操作。

高分二号卫星轨道和姿态控制参数及有效载荷技术指标见下表 1 、 2 ：

表1高分二号卫星轨道和姿态控制参数

参  数

指  标

轨道类型

太阳同步回归轨道

轨道高度

631km （标称值）

倾角

97.9080 °

降交点地方时

10:

30AM

侧摆能力（滚动）

± 35 °，机动 35 °的时间 ≦180s

表 2 高分二号卫星有效载荷技术指标

参  数

1m分辨率全色/4m分辨率多光谱相机

光谱范围

全色

0.45 — 0.90 μ m

多光谱

0.45 — 0.52 μ m

0.52 — 0.59 μ m

0.63 — 0.69 μ m

0.77 — 0.89 μ m

空间分辨率

全色

1m

多光谱

4m

幅宽

45km （ 2 台相机组合）

重访周期（侧摆时）

5 天

覆盖周期（不侧摆）

69 天

 说明 ：

资料来源中国资源卫星应用中心网站

1. 数据打开

ENVI5.2 暂不支持 GF2 数据 .xml 打开方式，但 GF2 数据为标准 TIFF 格式，故可直接使用 ENVI 的 Open 菜单打开，只是打开后软件不能自动识别元数据信息。

启动 ENVI5.2 ；依次 File>Open 或直接单击工具栏上的

 图标，弹出 Open 对话框，选择数据文件夹下扩展为.tiff 的文件，然后点击 Open 按钮打开（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2.tiff ）。

2．辐射定标

全色图像没有方法进行大气校正，所以一般在定量遥感中不使用全色图像；这里也仅对多光谱数据进行辐射定标。

使用 ENVI 提供的 ApplyGainandOffset 工具进行辐射定标。

（ 1 ）在 Toolbox 中，依次 RadiometricCorrection>ApplyGainandOffset ，弹出GainandOffsetInputFile 对话框，在 SelectInputFile 选项卡中选择待处理影像GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2.tiff ，点击 OK ；

（ 2 ）弹出 GainandOffsetValues 对话框，依次填入 GainValues 和 OffsetValues，设置输出路径、文件名及数据类型；

（ 3 ）点击 OK 开始执行（图 1 ）。

说明 ：

 GF-2 卫星绝对定标系数可从如下地址下载，

图 1   使用 ApplyGainandOffset 工具进行辐射定标

3.FLAASH 大气校正

FLAASH 大气校正需要影像的中心波长信息， ENVI 暂不能自动识别 GF2 数据的头文件信息，因此首先需要手动添加中心波长信息。

1 ）添加中心波长

在 Toolbox 中，依次 RasterManagement>EditENVIHeader ，弹出 EditHeaderInputFile 对话框，在 SelectInputFile 选项卡中选择上一步辐射定标后的结果（本例中为 GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2_Rad.dat ）；弹出HeaderInfo 对话框，点击 EditAttributes ，选择 Wavelengths ，弹出 EditWavelengthvalues 对话框（图 2 ），依次填入各波段对应中心波长，点击 OK 。

 说明 ：

这里取波谱响应值为 1 的波长为各波段对应中心波长，依次为 514nm 、546nm 、 656nm 、 822nm 。

图 2 中心波长编辑对话框

2 ） FLAASH 大气校正

在 Toolbox ，打开 RadiometricCorrection>AtmosphericCorrectionModule>FLAASHAtmosphericCorrection ，弹出 FLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters 对话框，进行参数设置。

∙InputRadianceImage ：

在弹出的 FLAASHInputFile 对话框中，选择上一步定标好的数据；接着弹出 RadianceScaleFactors 面板，选择 Usesinglescalefactorforallbands ，由于上一步定标时没有对辐亮度数据做单位转换，所以在此 Singlescalefactor 填写：

 10 ，单击 OK ；

∙OutputReflectanceFile ：

设置输出路径及文件名（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2_Rad_FLAASH.dat ）；

∙OutputDirectoryforFLAASHFiles ：

设置其他文件输出路径，建议输出到临时文件夹中；

∙传感器基本信息设置：

SceneCenterLocation ：

中心点经纬度，由于按上述方式打开的原始影像没有坐标信息，此处无法自动识别（如有坐标信息， ENVI5.0 及后期版本均支持自动读取），可根据元数据文件中的四角点数据计算大概位置；

SensorType ：

传感器类型，选择 UNKNOWN-MSI ；

SensorAltitude （ km ）：

传感器高度， 631 ；

GroundElevation （ km ）：

地面高程， 1.515 ；

PixelSize （ m ）：

像素大小， 4 ；

FightDate ：

成像日期， 2014/09/28 ；

FlightTimeGMT （ HH ：

 MM ：

 SS ）：

成像时间， 03:

23:

36 。

    说明 ：

成像日期及时间可从元数据文件中查看（第 24 行 字段），需要减去 8 转换为格林尼治时间。

∙大气模型和气溶胶模型

AtmosphericModel&AerosolModel ：

根据经纬度和影像区域选择（如不清楚，可单击 Help 查看帮助文档）；

AerosolRetrieval ：

气溶胶反演方法，默认选择 2-Band （ K-T ），由于缺少短波红外，此处选择 None ；

InitialVisibility （ km ）：

能见度，根据实际情况设置， 默认 40km 。

此处由于成像时能见度较好，设为 60km （可单击 Help 查看具体说明）；

其余参数默认。

图 3FLAASH 基本参数设置面板

∙MultispectralSettings ：

多光谱设置。

在弹出的 MultispectralSettings 面板中，单击 FilterFunctionFile ，弹出 SelecttheMultispectralSensor'sFilterFunctionFile 对话框，选择 GF2 波谱响应函数（如之前未打开，可点击 Open 打开，本例中选择 PMS2.sli ）；

其余参数默认。

注 ：

波谱响应函数由中国资源卫星应用中心提供， ENVI 波谱库格式下载地址：

图 4 多光谱设置面板

∙AdvancedSetting ：

高级设置。

设置 UseTiedPeocessing ：

是否使用分块计算， No 。

     说明 ：

本例使用计算机内存为 8G ，这里不使用分块计算。

如果低于 8G ，需要使用分块计算，并将分块打开 TileSize 设置为 100~200M ；

∙其余参数默认。

∙可单击 Save 将工程文件保存到指定位置，下次直接单击 Restore 即可使用（若高级设置中 AutomaticallySaveTemplateFile 选项选择 Yes ， ENVI 也会将其自动保存到 OutputDirectoryforFLAASHFiles 设置的路径下）。

∙点击 Apply 执行。

图 5  大气校正进度条

（ 3 ）校正结果查看

∙显示 FLAASH 大气校正结果；

∙选择 Display>Profiles>Spectral 或单击工具栏上 

图标，获取一个像素点的波谱曲线；

∙在 LayerManager 中单击辐射定标结果图层，让这个图层处于激活状态，在工具栏中单击 

 获取辐射定标结果一个像素点的波谱曲线；

∙移动图像中的定位框，定位到植被、水体等地物上，获取同一像素点的大气校正和辐射定标波谱曲线，通过查看典型地物波谱曲线是否正确来初步判断校正结果是否正确；

图 6 所示为同一像素点大气校正前后的波谱曲线，可以看到大气校正去除了部分大气的影响。

   说明 ：

 FLAASH 大气校正结果扩大了 10000 倍。

图 6 大气校正前后植被波谱曲线对比（左：

校正前，右：

校正后）

二、高分二号影像融合 

采用Pansharp融合方法对高分二号全色与多光谱正射纠正影像进行融合，得到的融合影像如下。

上图为高分二号全色、多光谱和融合影像的Pansharp融合影像图，融合影像很好地保持了全色影像的空间信息和多光谱影像的光谱信息。