高光谱遥感实习报告

高光谱遥感实习报告

目录

一．数据预处理 (2)

1. 数据说明 (2)

2.数据转换 (3)

2.FLAASH大气校正 (4)

3.图像裁剪 (7)

二．光谱识别与地物分析 (8)

1.波段相关性分析 (8)

2.MNF变换 (8)

3.端元提取 (10)

3.1 2-D散点图法 (10)

3.2基于PPI的端元提取（N维散点图法） (13)

三．实习心得 (19)

一．数据预处理

1.数据说明

环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星（简称环境小卫星，简写HJ-1A /1B）于2009

年3月30日开始正式交付使用，HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1-B 星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。HJ-1A /1B卫星是继我国继气象、海洋、国土资源卫星之后一个全新的民用卫星。卫星投入使用后，对自然灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时的动态监测，对灾害和环境质量进行快速和科学评估，提高灾害和环境信息的观测、采集、传送和处理能力，为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提高科学依据。

HSI 对地成像幅宽为50 km, 星下点像元地面分辨率为100 m，115个波段，工作谱段：459~ 956nm。具有30度侧视能力和星上定标功能。HJ-1数据应用于自然灾害、生态环境之前，需要进行几何及光谱方面的预处理。ENVI在数据读取、图像配准、精确大气校正等方面提供了非常好的工具。

2.数据转换

目前，网上免费获取的HJ-1A /1B卫星CCD和HSI影像的分发的格式主要有两种：CCD 为Geotiff，每一个波段为一个Geotiff文件，并提供一个元数据说明（.XML）; HSI为HDF5格式，也提供一个元数据说明（.XML）。

使用HJ-1数据读取补丁，启动ENVI->File->Open External File->HJ-1->HJ-1A /1B Tools工具。直接读取CCD、HIS、IRS数据，之后选择Basic Tools->Convert Data(BSQ,BIL,BIP)，将刚才生成的文件转成BIL储存顺序的文件。至此，已经将HSI数据转成BIL储存顺序、带有中心波长信息、波段宽度信息的ENVI格式文件。

图1.1 HJ-1A /1B Tools面板

图1.2 数据转换面板

图1.3 转换后显示的图像

2.FLAASH大气校正

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，获得地表的真实物理模型参数，如地物反射率、辐射率、地表温度等。

遥感影像的大气校正是预处理的重要组成部分。大气对电磁辐射的影响主要是吸收和散射，并叠加在地物的反射信号上，使遥感像元处的图像清晰度和对比度下降。大气校正可以去除大气及光照对地物反射的影响，从而提高图像质量并正确地显示地物波普信息。

ENVI中操作步骤：①Basic Tool>Preprocessing >Calibration Utilities>FLAASH

②Spectral>FLAASH

③Spectral>Preprocessing>Calibration Utilities >FLAASH

ENVI大气校正模块的高光谱处理主要有以下6个方面组成：⑴输入文件准备⑵基本参数设置⑶高光谱数据参数设置⑷高级设置⑸输出文件⑹处理结果

1）HSI数据已经经过了定标，单位是100W/(m2*um*sr )，启动FLAASH工具，在输入辐射率数据时候，缩放系数填写：1000（即缩小1000倍），（符合FLAASH对辐射亮度单位的要求（μW）/（cm2*nm*sr））。

图1.4 辐射率参数设置面板

2）选择传感器类型，成像中心点经纬度，成像时间，高度信息（成像区域和传感器飞行高度）等都可以在HDF5文件中获取。选择ENVI->File->Open External File->Generic Formats->HDF5，打开.h5文件。

Latitude (°N)Jan.March May July Sept.Nov.

80SAW SAW SAW MLW MLW SAW

70SAW SAW MLW MLW MLW SAW

60MLW MLW MLW SAS SAS MLW

50MLW MLW SAS SAS SAS SAS

40SAS SAS SAS MLS MLS SAS

30MLS MLS MLS T T MLS

20T T T T T T

10T T T T T T

0T T T T T T

-10T T T T T T

-20T T T MLS MLS T

-30MLS MLS MLS MLS MLS MLS

-40SAS SAS SAS SAS SAS SAS

-50SAS SAS SAS MLW MLW SAS

-60MLW MLW MLW MLW MLW MLW

-70MLW MLW MLW MLW MLW MLW

-80MLW MLW MLW SAW MLW MLW

表1.1 六种标准的大气模型

图1.5 大气校正参数设置面板

图1.6 大气校正成功后生成的报告

图1.7 经大气校正后的影像

3.图像裁剪

在全部做过许多遍后效果都不是很理想后，首先想到的第一个改进措施是裁剪，但在几次尝试后效果并没有很大提升，便想到了数据本身的质量问题，经调整波段后发现影像前几个波段噪声太大，便想到了第二个改进措施即在裁剪时舍去前30个波段对图像进行裁剪，效果要较之前的好很多。

图1.8 裁剪后的影像