Flaash大氣校正

1、上機實習內(nèi)容：Flaash大氣校正學生姓名 王 玲 學 號 201420771 院 系 城市與環(huán)境學院 專 業(yè) 地圖學與地理信息系統(tǒng) 年 級 2014級 教務處制Flaash大氣校正實驗報告一、 實驗目的通過本次實驗能夠更深一步理解大氣校正的原理、方法。并且熟練掌握Landsat8 OLI數(shù)據(jù)的大氣校正的流程。二、 實驗內(nèi)容1、 輻射定標目的：將傳感器記錄的電壓或數(shù)字量化值（DN值）轉換為絕對輻射亮度值（輻射率）。原理： L=Gain*DN + Bias步驟：（1） 首先，在Envi5.1中打開輻射定標工具，Toolbox/Radiometric Correction/ Radiometric

2、 Calibration，并在File Selection對話框中選擇數(shù)據(jù)，如下所示：（2） 輻射定標參數(shù)設置當選擇好輻射定標的數(shù)據(jù)時，接下來需選擇定標參數(shù)。其中，Calibration Type：輻射定標類型，因Flaash校正要求輸入的數(shù)據(jù)為輻亮度值，因此輻射定標類型選擇輻亮度。當數(shù)據(jù)的每個波段包含Gain和Offest參數(shù)時，Envi會自動從元數(shù)據(jù)文件中獲取這些參數(shù)，并按照輻射定標公式進行定標，本實驗所使用的Landsat8 OLI數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)中包含這兩個參數(shù)。另外，Envi默認Gain和Offest參數(shù)定標單位為W/（m2*sr*m），因此，計算得到的輻亮度值為W/（m2*sr*m）。

3、Output Interleave：輸出數(shù)據(jù)存儲順序，因Flaash校正要求輸入的數(shù)據(jù)存儲類型為BIL或BIP，但因BIL的處理速度快，故在此選擇BIL。Output Data Type：輸出數(shù)據(jù)類型，輻射定標中可以選擇的輸出數(shù)據(jù)類型為三種，分別是：浮點型（Float）、雙精度浮點型(Double)和無符號位16整型(Uint)。本實驗中使用的OLI6原始數(shù)據(jù)為無符號16位整型，在進行Flaash校正時計算縮放因子是無單位型與浮點型數(shù)據(jù)之間的縮放關系，因此，該處選擇浮點型（Float）。Scale Factor：因輻射定標計算的輻亮度值單位是W/（m2*sr*m），而FLAASH校正所要求輸入

4、數(shù)據(jù)的輻亮度單位為W/（cm2*sr*nm），該縮放系數(shù)是這兩單位間的轉換系數(shù)，而點擊“Apply FLAASH Settings”按鈕，會自動匹配符合FLAASH大氣校正要求的縮放系數(shù)。（3）輻射定標后的結果說明：上圖中左邊的視圖框中顯示的是輻射定標前的多光譜影像，也即原始的OLI多光譜影像；右邊的視圖框中顯示的是輻射定標后的多光譜影像。（3） 結果檢驗查看定標前后影像的像元值，結果如下：其中，底下的Data值為定標前影像的像元值，上面的Data值為定標后影像的像元值。且定標前影像的數(shù)據(jù)類型為無符號16位整型，定標后影像為浮點型輻亮度值。2、 Flaash大氣校正目的：消除大氣和光照等因素對

5、地物反射的影響，獲取地物反射率、輻射率、地表溫度等真實物理模型參數(shù)，用來消除大氣中水蒸氣、氧氣、二氧化碳、甲烷和臭氧等對地物反射的影響，消除大氣分子和氣溶膠散射的影響。原理：是基于太陽波譜范圍內(nèi)（不包括熱輻射）和平面朗伯體（或近似平面朗伯體），在傳感器處接收的像元光譜輻射亮度公式為：其中，公式右邊第一部分代表了太陽輻射經(jīng)大氣入射到地表后又反射直接進入傳感器的輻射亮度；右邊第二部分為經(jīng)大氣散射后進入傳感器的輻射亮度；第三部分為大氣后向散射輻射率（大氣程輻射）。進行大氣校正時，在大氣校正參數(shù)獲取后, 根據(jù)該方程逐個波段像元計算地表平均反射率。步驟：（1） 首先，在Envi中打開Flaash大氣校正

6、工具，Toolbox/Radiometric Correction/FLAASH Atmospheric Correction，打開的Flaash校正界面如下：（2） Input Radiance Image：輸入輻亮度文件，單擊該按鈕選擇輻射定標后的文件，這時會彈出Radiance Scale Factor對話框，它的作用是在單位未知的輻亮度值與浮點型輻亮度值之間做轉換，并且Scale Factor=浮點型或整型亮度圖像（單位未知）/ 浮點型輻射亮度。當各波段的輻亮度單位不一致時，選擇第一項，否則選擇第二項，因做輻射定標時已經(jīng)使縮放系數(shù)符合Flaash校正要求，因此此處的縮放系數(shù)為默認值1。

7、（3） 參數(shù)設置傳感器與圖像信息Scene Center Location：圖像中心經(jīng)緯度，該值在選擇了輸入輻亮度文件后自動加載，無需手動填寫；Sensor Type：選擇多光譜里的Landsat8 OLI傳感器；Sensor Altitude：傳感器飛行高度，當選擇了傳感器類型，該值將會自動添加；Pixel Size：像素大小，當選擇了傳感器類型，該值將會自動添加；Flight Data與Flight Time GMT：成像日期與時間，在相應的頭文件信息中找DATE_ACQUIRED與SCENE_CENTER_TIME;Ground Elevation：圖像區(qū)域平均海拔，通過已知的DEM數(shù)據(jù)

8、獲取。因本本實驗中沒有DEM數(shù)據(jù)，故采用Envi自帶的世界DEM數(shù)據(jù)來計算。首先，在Envi中加載自帶的世界DEM數(shù)據(jù)，然后將西安市的Landsat8 OLI數(shù)據(jù)作為掩膜，只對影像范圍內(nèi)的DEM進行統(tǒng)計計算，結果如下：另外，該統(tǒng)計結果的單位為米，而Flaash校正中輸入的平均海拔單位為千米，因此Ground Elevation值應為1.057；大氣模型（Atmospheric Model）該模型的選擇依據(jù)輸入影像所處的緯度與獲取時間來決定，本實驗中選擇中緯度冬季（MLW）；氣溶膠模型（Aerosol Model）沒有城市和工業(yè)影響的地區(qū)選擇Rural（鄉(xiāng)村）；混合80%鄉(xiāng)村和20%煙塵氣溶膠選

9、擇Urban（城市），該模型適合高密度城市或工業(yè)地區(qū)；平靜、干凈條件下（能見度大于40km，即晴朗天氣）的陸地，只包含微小成分的鄉(xiāng)村氣溶膠時選擇Tropospheric（對流層）；由此可見，氣溶膠模型的選擇與城市、工業(yè)影響程度有關，故本實驗的氣溶膠模型應選擇Urban。氣溶膠反演（Aerosol Retrieval）Flaash校正使用黑暗像元反射率比值反演氣溶膠和估算能見度，而氣溶膠模型選擇None時，初始能見度（Initial Visibility）值將用于氣溶膠反演模型；選擇K-T氣溶膠反演方法，當沒有找到合適的黑暗像元時，初始能見度值將用于氣溶膠反演模型；因此，選擇K-T模型時必須確定是否有黑暗像元，否則必須估算一個初始能見度值。本實驗中，黑暗像元的確定方法采用直方圖統(tǒng)計法，統(tǒng)計結果如下：在Flaash中，黑暗像元是通過2100nm（band7）附近反射率小于等于0.1或660nm與2100nm的反射率比值大于0.45來定義。從統(tǒng)計結果中可以看出，band7的最小反射率值為0，故黑暗像元存在，因此無需估算初始能見度值。另外，如果氣溶膠模型選擇K-T模型時，需在多光譜設置中設置而、下行通道，而Envi中規(guī)定KT upper為2100nm-2250nm、KT lower為640nm-680nm，對應的結果如下：（4）在所有參數(shù)設置好