遥感实习2卫星数据的预处理流程

数据预处理的一般过程包括几何校正、图像镶嵌与裁剪、辐射定标与大气校正等环节。

图1 数据预处理一般流程

通常我们直接从数据提供商获取未定标的DN 图像，然后定标为辐射亮度图像，对辐射率亮度图像进行大气校正得到地表反射率图像。

一、辐射定标与大气校正

1、辐射定标Radiometric calibration ：将记录的原始DN 值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。

目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值

方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标

不同的传感器，其辐射定标公式不同。L=gain*DN+Bias

在ENVI 中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块

2、大气校正Atmospheric correction ：将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率 目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

分类：统计型和物理型

目前遥感图像的大气校正方法按照校正后的结果可以分为2种：

1) 绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。包括：基于辐射传输模型、基于简化辐射传输模型的黑暗像元法、基于统计学模型的反射率反演

2) 相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN 值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。包括：基于统计的不变目标法、直方图匹配法等。

方法的选择问题，一般而言：

1) 如果是精细定量研究，那么选择基于辐射传输模型的大气校正方法。

2) 如果是做动态监测，那么可选择相对大气校正或者较简单的方法。

3) 如果参数缺少，没办法了只能选择较简单的方法了。

在ENVI 中，Basic tools>preprocessing>calibration utilities>FLAASH

二、数字图像镶嵌与裁剪

1、镶嵌

当研究区超出单幅遥感图像所覆盖的范围时，通常需要将两幅或多幅图像拼接起来形成一幅或一系列覆盖全区的较大的图像。

在进行图像的镶嵌时，需要确定一幅参考影像，参考图像将作为输出镶嵌图像的基准，决定镶嵌图像的对比度匹配、以及输出图像的像元大小和数据类型等。镶嵌得两幅或多幅图像选择相同或相近的成像时间，使得图像的色调保持一致。但接边色调相差太大时，可以利

Digital

Numbers Radiance TOA

Reflectance Geometric correction

Step 1 Step 2 Surface

Reflectance

Step 3 Step 4

Analysis

步骤与要求：

一、图像元文件信息查看

1) 实习一中学习了手动加载各波段文件，此次实习学习从元文件处自动加载各波段：

选择File> open as>Landsat>Geo TIFF with metadata，弹出输入元文件对话框，选择后缀为.met的文件打开，在波段可用列表(Available Band List)中将自动对ETM的可见光波段(1、2、3、4、5、7)、热红外（61、62）以及全色(PAN 8)波段进行加载，避免了手动添加各波段进行layer stacking过程中对元文件信息的丢失。

Data manage位于面板第二个图标

2）、显示彩色图片

可以根据B、G、R三种颜色合成彩色图（也可以任选其它三个波段合成伪彩色图）方式一：在Available Band List 窗口中，选中文件用鼠标点击右键，在弹出的窗口中选Load True Color。

方式二：在Available Band List 窗口中点击RGB color，分别选取3、2、1号波段，点display按钮，出现如下图：

二、辐射定标

a.在右侧toolbox中查找Radiometric Calibration工具，双击后选择定标的图像。设置因子为0.1是因为大气校正模块要求的单位是：mW/(cm2*sr*mm)，这里提前作了单位转换，并按照FLAASH Atmospheric Correction要求把数据类型由BSQ 转为BIL，点击Apply FLAASH settings为下一步大气校正做准备。

b.查看图像信息，点击面板第四个位置图标，可以看到data值为浮点型（左），定标前为整型（右）：

三、大气校正

a.在右侧toolbox中查找FLAASH Atmospheric Correction工具，双击后按下图设置：

1.按Input Radiance Image按钮输入定标后文件：123039_cal.dat

A.在弹出下面的参数选择窗口中，ENVI默认的辐亮度单位是μW/cm2*sr*nm，而之前我们做辐射定标时单位是W/m2*sr*μm，二者之间转换的比例是10，之前大气校正余弦设置过转换系数0.1，因此在下图中选择Single scale factor，填写1.0：并按下图设置.

B.输出文件选择：Cal_BIL_FLAASH.dat

C.工作目录选择：Cal_BIL_FLAASH.dat所在的目录

D.FLAASH前缀选择temp_

E.图片中心位置选择：查看元文件

F.卫星类型：多光谱的LandSat TM7

G.日期时间：2002年7月9日02时55分35秒

H. Atmospheric Model (大气模式)：共有Sub-Arctic Winter (SAW)，Mid-Latitude Winter (MLW)，U.S. Standard (US)，Sub-Arctic Summer(SAS)，Mid-Latitude Summer (MLS)和Tropical (T)。根据经纬度和时间可以选定研究区的大气模式：中纬度夏天(MLS)

I.Aerosol Model（气溶胶模式）：有Rural，Urban，Maritime和Tropospheric四种选择。根据实际情况可选择Rural，在ENVI帮助中可查表定。

J.微粒模式选：无

最后按apply便可，完成后出现如下框图，等待完成即可。