高光谱遥感图像预处理实验指导书

高光谱遥感图像预处理
实验指导书
一、实习目的
通过高光谱遥感图像预处理的学习，使学生在课堂教学及实验课教学的基础上进一步将理论与实践相结合，消化和理解课堂所学理论知识，达到初步掌握利用ENVI等软件预处理高光谱遥感图像，并熟悉高光谱遥感图像预处理流程与方法的目的。

二、实习方式
学生自学指导书为主，指导教师讲授为辅；
利用计算机，结合相应遥感图像及ENVI软件的具体操作进行。

三、练习数据
机载高光谱AVIRIS数据。

四、实习内容与要求
掌握高光谱遥感图像预处理的理论与方法，利用ENVI中FLAASH大气校正工具和快速大气校正工具对高光谱数据进行大气校正及快速大气校正。

实验一、高光谱FLAASH数据大气校正
实验目的：通过实验操作，掌握高光谱遥感图像FLAASH数据的大气校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像大气校正的意义。

实验内容：ENVI软件中高光谱图像预处理模块下的图像大气校正。

高光谱图像的预处理主要是辐射校正，辐射校正包括传感器定标和大气校正。

辐射校正一般由数据提供商完成。

太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体表面然后再反射回传感器，由于大气气溶胶、地形和邻近地物等影像，使得原始影像包含物体表面，大气，以及太阳的信息等信息的综合。

如果我们想要了解某一物体表面的光谱属性，我们必须将它的反射信息从大气和太阳的信息中分离出来，这就需要进行大气校正过程。

操作步骤：
1.打开文件
File→Open→CupriteAVIRISSubset.dat→打开。

2. FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters设置
在 Toolbox 中打开 FLAASH 工具Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction→双击启动→进入FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters 面板。

图1-1 FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters 面板（1）Input Radiance Image：点击Input Radiance Image→选择CupriteAVIRISSubset.dat 文件→在打开的 Radiance Scale Factors 面板中，选择默认 Read array of scale factors (1 per band) from ASCII file→OK →在对话框中选择 AVIRIS11_gain.txt 文件→打开→在 Input ASCII File 对话框中，将Scale Column改为1→OK；
图1-2 输入文本文件面板
（2）Output Reflectance File：设置输出路径和文件名，输入
C:\Temp\CupriteAVIRISSubset_ref.dat；
（3）Output Directory for FLAASH Files：设置其他文件输出目录，输入
C:\Temp\；
（4）Root name for FLAASH Files：输入AVIRIS_。

（5）传感器基本参数设置：
中心点经纬度 Scene Center Location：DD<->DMS（如果图像有地理坐标则自动获取）；
选择传感器类型 Sensor Type：Hyperspectral→AVIRIS
传感器飞行高度 Sensor Altitude (km)：20
设置影像区域的平均地面高程 Ground Elevation (km)：0.6
图像地面分辨率 Pixel Size (m)：15.5
影像成像时间（格林威治时间）Flight Date：Aug 6, 2011，Flight Time (GMT): 19:20:00
（6）大气模型参数选择 Atmospheric Model：U.S. Standard（根据成像时间和纬度信息依据下表规则选择）；
（7）水汽反演 Water Retrieval：yes；
（8）水汽吸收波长 Water Absorption Feature：1135；
（9）气溶胶模型 Aerosol Model：Urban；
（10）气溶胶反演方法 Aerosol Retrieval：2-band（K-T）；
注：初始能见度 Initial Visibility 只有在气溶胶反演方法为 None 时候，以及 K-T 方法在没有找到黑暗像元的情况下。

（11）其他参数按照默认设置即可。

图1-3 FLAASH基本参数设置
3.高光谱数据参数设置
在FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters 面板中，单击 Hyperspectral Settings→打开高光谱设置面板→Automatic selection
→OK。

图1-4 高光谱设置面板
4.高光谱高级设置
在FLAASH Atmospheric Correction Module Input Parameters 面板中，
单击 Advanced Settings→打开FLLASH Advanced Settings面板→ Use Tiled
Processing（分块处理）：Tile Size设置为100，其他默认设置→OK。

5．点击Apply执行大气校正，得到FLAASH 结果。

图1-6 FLAASH 结果
6.处理结果浏览
点击Data Manager →选择CupriteAVIRISSubset_ref.dat右键→点击Load True Color→关闭Data Manager；
点击Spectral Profile→查看FLAASH 大气校正结果中某点的波谱曲线。

注：得到的波谱曲线有几个地方断开了，这是由于 FLAASH 会根据反射信号的强
度判断部分波段属于“Bad band”，在头文件中标识这些波段。

图1-7 FLAASH 大气校正结果中某点的波谱曲线
实验二、高光谱FLAASH数据快速大气校正
实验目的：通过实验操作，掌握高光谱遥感图像FLAASH数据的快速大气校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像大气校正的意义。

实验内容：ENVI软件中高光谱图像预处理模块下的图像快速大气校正。

快速大气校正工具（QUick Atmospheric Correction，QUAC）自动从图像上收集不同物质的波谱信息，获取经验值完成高光谱的快速大气校正。

它得到结果的精度近似 FLAASH 或者其他基于辐射传输模型的+/-15%。

它支持的高光谱波谱范围是(0.4~2.5μm)。

操作步骤：
1.打开文件
File→Open→CupriteReflectance.dat→打开。

2. 启动QUAC
在Tool box中，启动Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/QUickAtmospheric Correction (QUAC)→在文件输入对话框中选择校正的图像文件CupriteReflectance.dat→打开。

图2.1 文件选择对话框
3.设置QUick Atmospheric Correction Parameters参数
打开QUick Atmospheric Correction Parameters面板，在Sensor Type中选择AVIRIS。

4.选择文件夹和路径输出
输入C:\Temp\CupriteAVIRISSubset_reff.dat，点击OK.
注：QUAC 大气校正的结果同样是扩大了10000倍的反射率数据。

图2-2 QUick Atmospheric Correction Parameters面板。