遥感大气校正教材Word下载.docx

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◆ENVI下FLAASH大气校正工具是基于MODTRAN4+辐射传输模型，FLAASH对图像文件有以下几个要求：

（1）数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：

（μW）/（cm2*nm*sr）。

（2）数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM），这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（EditHeader）。

（3）数据类型支持四种数据类型：

浮点型（floating）、长整型（longinteger）、整型（integer）和无符号整型（unsignedint）。

数据存储类型：

ENVI标准栅格格式文件，且是BIP或者BIL。

（4）波谱范围：

400－2500nm

◆浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部。

近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。

据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。

通过对该区域植被覆盖度的定量反演，植被覆盖的变化检测，可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。

2、实验步骤

根据环境小卫星CCD数据特点及草原植被变化监测的要求，采用以下处理流程：

一、数据预处理：

1.CCD数据读取；

2.辐射定标；

3.大气校正；

4.研究区裁剪；

二、反演模型建立

1.归一化植被指数；

2.植被覆盖度；

三、植被变化监测

1.植被覆盖区提取；

2.植被变化检测；

四、后期处理与应用

◆数据读取和定标

（1）安装环境小卫星数据读取和定标补丁ENVI_HJ1A1B_Tools.sav文件放在home\ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add目录下。

（2）数据读取和定标。

主菜单->

File->

OpenExternalFile->

HJ-1A/1BTools。

（3）数据裁剪，由于整景数据范围比较大，所以在做大气校正前，先将浑善达克以及周边区域裁剪出来。

BasicTools->

ResizeData。

◆图像配准

做变化监测，两个时相的数据必须互相配准。

具体步骤参考几何校正：

Map->

Registration->

SelectGCPs：

ImagetoImage。

BaseMap基础底图选用“浑善达克2006年8月土地利用分类图.img”，控制点参考“HJ-jz-GCP.pts”。

◆大气校正

（1）主菜单->

Preprocessing->

CalibrationUtilities->

FLAASH。

参数文件参考“template”。

◆矢量数据进行裁剪

矢量数据选用“浑善达克矢量数据”。

◆归一化植被指数计算

应用被植被强吸收的红光波段（环境星第3波段）和被植被强反射的近红外波段（环境星第四波段）计算归一化植被指数。

Transform->

NDVI

◆植被覆盖度计算

（1）在ENVI主菜单栏中波段运算BasicTool->

Bandmath。

运算表达式：

（b1gt0.7）*1+（b1lt0.）*0+（b1ge0andb1le0.7）*（（b1-0.0）/（0.7-0.0））

◆植被覆盖变化监测

（1）2009年植被覆盖度大于0.3的为植被覆盖区；

2009年8月植被覆盖区运算表达式：

（b1le0.3）*0+（b1gt0.3）*1

b1为20090811植被覆盖度图像，0.3为经验值。

（2）2006年土地利用分类图DN值=1、2、3为植被覆盖区。

2006年8月植被覆盖区运算表达式：

（b1ge1andb1le3）*1+（b1lt1）*0+（b1gt3）*0

b1为浑善达克2006年8月土地利用分类图。

（3）植被覆盖变化监测

b1-b2

b1:

2009年8月的植被覆盖区图像；

b2:

2006年8月的植被覆盖区图像。

◆植被变化区域制图

对-1、0、1值以及背景值分别进行密度分割。

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附录1（来自于网络资源）：

附录2

环境系列卫星是中国专门用于环境和灾害监测的对地观测系统的。

系统由2颗光学卫星（HJ-1A卫星和HJ-1B卫星）和一颗雷达卫星（HJ-1C卫星）组成的。

拥有光学、红外、超光谱等不同探测方法，有大范围、全天候、全天时、动态的环境和灾害监测能力。

HJ-1A及HJ-1B卫星（光学卫星）

HJ-1A和HT-1B卫星是用于环境与灾害监测预报的，它们也搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI）。

HT-1C卫星（雷达卫星）

HJ-1C卫星也是用于环境与灾害监测预报的，是中国首颗S波段合成孔径雷达卫星，会与已经发射的HJ-1A卫星、HJ-1B卫星形成的卫星系统。

附录3FLAASH模型

FLAASH大气校正模块

（1）FLAASH模块简介

FLAASH是由世界一流的光学成像研究所－波谱科学研究所（SpectralSciencesInc.）在美国空军研究实验室（U.S.AirForceResearchLaboratory）支持下开发的大气校正模块。

波谱科学研究所在1989年大气辐射传输模型开发初期就广泛从事MODTRAN的研究工作，已成为大气辐射传输模型开发过程中不可缺少的一员。

FLAASH适用于高光谱遥感数据（如HyMap，AVIRIS，HYIDCE，HYPERION，Probe-1，CASI和AISA）和多光谱遥感数据（如陆地资源卫星，SPOT，IRS和ASTER）的大气校正。

当遥感数据中包含合适的波段时，用FLAASH还可以反演水气、气溶胶等参数。

ENVI中大气校正模型FLAASH，是高光谱辐射能量影像反射率反演的首选大气校正模型。

FLAASH能够精确补偿大气影响，其适用的波长范围包括可见光至近红外及短波红外，最大波长为3μm。

其它的大气校正模型是计算方法基于查找表（Look-upTable）、利用插值方法计算，而FLAASH是直接移植了modtran4中的辐射传输计算方法。

我们可以选取代表研究区的大气模型和气溶胶类型。

FLAASH模型中输入的图像必须是经过辐射定标后的辐射亮度图像，格式为BIL或BIP,数据类型为floating-point，4-bytesignedintegers，2-bytesignedintegers，或2-byteunsignedintegers，为了能进行大气反演，图像至少包括下面三个范围区间内的15nm分辨率甚至更高的波段，即1050-1210nm，770-870nm，870-1020nm。

对于已有传感器类型的高光谱遥感图像来说，图像头文件中必须包含波长和波谱带宽（FWHM）。

对于已知的多光谱传感器来说，仅仅需要波长，而未知的多光谱传感器类型，则要求知道波谱响应函数，如论文中ALI数据校正就需要输入波谱响应函数。

FLAASH支持多种传感器，其通过图像像素光谱上的特征来估计大气的属性，不依赖遥感成像同步测量的大气参数数据。

（2）FLAASH模块参数设置

①尺度转换因子的计算

FLAASH模块中，在输入辐射能量数据时，同时要求输入尺度转换因子。

尺度因子有两种输入方式A:

当各波段尺度转换因子不同时，选择每一种的输入方式，可事先把尺度因子输入到记事本文件中，然后，从记事本文件中直接读取；

B：

当尺度转换因子相同时，选择第二种输入方式。

由于模块中要求辐射能量的量纲是&

micro;

W/（cm·

nm·

sr）,而经辐射定标AVIRIS数据的量纲为&

sr），所以后者还需通过换算关系式1&

sr）=0.001mW/（cm·

sr）进行量纲转换。

因此，利用FLAASH模块校正AVIRIS数据时，其尺度转换因子为0.001。

对其它类型遥感数据大气校正时，可以参照上述方法计算相应的尺度转换因子。

判断尺度因子设置正确与否的方法是依据图像的数据统计特征，即当统计数据没有负值和大于1×

放大系数的数值，则可以认为尺度转换因子设置正确。

②FLAASH其它参数的设置

A：

图像中心点坐标:

可以从相应的HDF文件中找到，也可以从屏幕上直接读取影像的中心坐标，对反演结果影响不大。

当影像位于西半球时，经度为负值。

传感器类型:

当选择传感器类型时，模块会选择相应类型的传感器波段响应函数，同时系统一般会自动设置传感器的高度和图像的空间分辨率。

若没有相应类型的传感器，则一些参数需要额外设置，如下文中ALI数据的校正。

C：

海拔高度:

海拔高度为研究区的平均海拔。

D：

数据获取日期和卫星过境时间:

卫星过境时间为格林尼治时间，可以从相应的HDF文件中找到。

E：

大气模型:

为了获取校正的最佳质量，选择一个合适的大气校正模型至关重要。

模块提供热带、中纬度夏季、中纬度冬季、极地夏季、极地冬季和美国标准大气模型，每个模块的大气水汽含量标准如表1，如果没有获取大气水汽含量，也可以通过地表大气温度来确定相应的模型，因为一定的温度和一定的大气水汽含量相关。

如果地表大气温度也不知道，那么可以通过数据获取时间和地点选择相应的大气模型。

F：

水气反演

ENVI软件提供了三个波段区间以供选择，分别为1050-1210nm（选项1135nm）、870-1020nm（选项940nm）、770-870nm（选项820nm）。

G：

气溶胶模型

可供选择的气溶胶模型有无气溶胶、城市气溶胶、乡村气溶胶、海洋气溶胶和对流层气溶胶模型。

当天气晴朗时，能见度一般为40－100公里，轻微雾气时能见度为20-30公里，雾气严重时，能见度为15公里甚至更少。

在高级设置中，①Modtran分辨率（Modtranresolution）：

一般设置成5cm；

②反射率输出时的尺度系数，默认尺度系数是10000，可以使用默认的尺度系数。

若使用默认的尺度系数，大气校正后得到反射率图像的数值域为：

0-10000。

其余参数使用默认值。