高光谱实验报告二

实验二（大气校正）

姓名：郜庆科学号：2012303200109

一、实验过程（描述实验的主要步骤，列出主要方法）

【1】、黑暗像元法大气校正

按照步骤：Basic Tool ‐> Preprocessing ‐> General - >Purpose Utilities ‐> Dark Subtract，启动模块。

首先对ETM数据进行黑暗像元法的大气校正，其下一步步骤如下所示：

ETM数据进行黑暗像元法时选取黑暗像元为最小的像元，如上所示，其校正结果如下图所示：

由于ETM数据波段数过少，在经过了黑暗像元法的大气校正之后并不能明显的观察到校正的效果。

接下来对Averis数据进行黑暗像元法的大气校正，首先对于数据Averis_georef有如下的结果：

从以上结果可以得到，Averis数据在经过大气校正之后，其在某些波段存在的空缺值会被填补，填补的方式是通过直接的连线代替的，在现实的图像中并无法很明显的得到其校正后的区别。进而对于JasperRidge98av数据有如下的结果：

从上述的结果可以得到，在经过大气校正之后，JasperRidge98av数据的可见光波段的反射率明显得到了抑制，而且其y方向的反射率区间也有了较大的变化，总体呈现变小的趋势。

【2】、Flaash法大气校正

按照步骤：Basic Tool ‐> Preprocessing ‐> General - >Purpose Utilities ‐> Flaash 来启动此大气校正方法。

完成关于FLASSH的相关配置，注意在输入参考文件时应该输入给出的数据，不能所有波段采用同一个参考。

得到其中间数据分别为云层和水蒸气的图像，如下所示：

经过FLASSH大气校正之后，得到的图像差别如下所示，明显，经过大气校正，得到的真彩色图像的色彩更加准确：

其波段的图像如下所示：

如上图所示，图像的所有波段反射率均有了较大的下降，尤其是在可见光波段的下降最为明显，这与黑暗像元法得到结果基本一致，但是原始图像中不存在空值，但是经过FLASSH大气校正之后出现了空值，而且也没用连接起来。

【3】、端元提取

首先针对数据cup95eff.int进行MNF变换，具体变换过程见实验1，不在赘述。在Available Bands List窗口中选择cup95mnf.dat，选择第1个波段，选择Gray Scale点击Display #1，选择New Display 和Load Band，按照灰度图像的方式打开。结果如下所示：

观察MNF的散点图。在显示cup95mnf的窗口上依次选择Tools → 2D Scatter Plots ，然后在Scatter Plot Band Choice对话框中选择不同的两个编号差异比较大的波段或者选择两个编号较大但差异小的波段。例如本处选取为第3和第26波段，得到图像如下所示：

选择第一二波段的多边形，并选择三个端元，其结果如下所示：

点击统计数据后可以得到其最大值最小值平均值等等，如下图所示：

二、实验数据（描述数据名称、类型和主要指标等）

针对于需要进行为彩色图像或真彩色图像的数据类型为ETM（etmsubset）和AVIRIS（subset）数据，这些数据的具体参数如下所示：

三、问题分析（完成实验报告中的问题分析，结果用图、表等形式，详细地说明结

果和分析过程）

一些基本的概念：

a) 大气散射：

辐射在传输的过程中遇到小微粒而使传播方向改变，并向各个方向散开，称为散射。大气散射包括三种情况，瑞利散射是大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射；米氏散射是大气中的粒子直径与辐射的波长相当时发生的散射；无选择性散射是大气中的粒子比波长大得多时发生的散射。

b) 大气吸收和地面遥感可以利用的主要大气窗口：

通常把电磁波通过大气层时较少被反射、吸收或散射的，透过率较高的波段称为大气窗口，大气窗口的主要光谱段有：

0.3—1.3um，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段；

1.5—1.8um和

2.0—

3.5um,即近、中红外波段，是白天日照好时扫描成像的常用波段；

3.5—5.5um，即中红外波段；

8—14um远红外波段，适用于夜间成像；

0.8—2.5cm，微波波段，微波穿透云雾的能力强，可以全天候观测。

c) 解释为什么天空是蓝色的，而在太阳升起和落下时天空会呈现红色或橘红色：

这是太阳光被地球大气散射 (scattering) 的结果。当阳光进入地球的大气层后，空气和水蒸汽的分子吸收部份阳光，再向四方八面辐射，这种现象称为散射。白色的阳光是由不同颜色的光波合成的，以蓝光波长最短，红光波长最长，波长短的蓝光较容易被散射。日落時夕阳接近地平线，阳光须穿过较厚的大气层才到达地面，大部份蓝光被散射，剩下红光，所以夕阳呈現红色。另一方面，由于白天時太阳光只穿过较薄的大气层，蓝光被散射的程度减少，所以太阳看起来是白色的，同时由于天空充满了被散射的蓝光，所以整个天空呈现蓝色。

d) 为什么需要进行大气校正：

在太阳辐射到达地表再到达卫星传感器的过程中，两次经过大气，故大气对太阳辐射的作用影响比较大。大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，广义上讲是获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数，狭义上是获取地物真实反射率数据。大气校正可以用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响，也可以消除大气分子和气溶胶散射的影响。大多数情况下，大气校正也是反演地物真实反射率的过程。