环境小卫星多光谱数据FLAASH精确大气校正方法Word文档格式.docx
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直接读取CCD、HIS、IRS数据,输出结果为一个多波段的ENVI标准栅格文件,并带有中心波长等信息,其中CCD数据可以直接输出定标结果(辐射亮度)。
图1.1HJ-1A/1BTools
注意此步骤中Calibration和LayerStacking选项应勾上。
如果数据是BSQ格式的,要转换成BIL或者BIP格式的。
转换方法
2)构建波谱响应函数
任何传感器在设计时都会给出严格的波段响应函数,环境小卫星也不例外。
在中国资源卫星应用中心可下载:
选择Window->
StartNewPlotWindow,ENVIPlotWindow窗口中,选择File->
InputData->
ASCII,如图2所示,选择相应的波普响应函数
3)选择File->
SavePlotAs->
SpectralLibrary,将波谱曲线保存为波谱库文件。
注意此处的WavelengthUnits应选Nanometers.
4)如下图3.2所示,生成了4条曲线。
选择Edit->
DataParameters,更改每一条曲线的名称:
b1,b2,b3,b4,便于区分。
2、FLAASH大气校正
启动FLAASH模块,将准备好的数据输入,注意定标后的单位是W/(m2*um*sr)与FLAASH要求的单位(μW)/(cm2*nm*sr)相差10倍关系,因此在RadianceScaleFactors中输入10缩放系数。
其他特殊参数设置主要如下:
l一般参数设置
传感器高度(SensorAltitude):
650km
像元大小(pixelSize):
30m
地面高程():
0.05km
多光谱数据参数设置
FileterFunctionFile:
选择前面生成的波谱响应文件。
大气模型(AtmosphericModel)根据经纬度和日期来定。
表1六种标准的大气模型
Latitude(°
N)
Jan.
March
May
July
Sept.
Nov.
80
SAW
MLW
70
60
SAS
50
40
MLS
30
T
20
10
-10
-20
-30
-40
-50
-60
-70
-80
高级设置
其它参数参考FLAASH大气校正的参数说明。
高级设置里注意将TitleSize设置成合适的值,一般设置成100-800不等,如有发现此类问题相关报错,请试着调试TitleSize大小和图7中的ImageTitleSize大小,一般CacheSize设置成物理内存的一半,ImageTitleSize大小设置成CacheSize的一半。
图7
FLAASH大气校正常见错误及解决方法
FLAASH对输入数据类型有以下几个要求:
1、波段范围:
卫星图像:
400-2500nm,航空图像:
860nm-1135nm。
如果要执行水汽反演,光谱分辨率<
=15nm(环境小卫星的光谱分辨率平均为5nm),且至少包含以下波段范围中的一个:
l1050-1210nm
l770-870nm
l870-1020nm
2、像元值类型:
经过定标后的辐射亮度(辐射率)数据,单位是:
(μW)/(cm2*nm*sr)。
3、数据类型:
浮点型(FloatingPoint)、32位无符号整型(LongInteger)、16位无符号和有符号整型(Integer、UnsignedInt),但是最终会在导入数据时通过ScaleFactor转成浮点型的辐射亮度(μW)/(cm2*nm*sr)。
4、文件类型:
ENVI标准栅格格式文件,BIP或者BIL储存结构。
5、中心波长:
数据头文件中(或者单独的一个文本文件)包含中心波长(wavelenth)值,如果是高光谱还必须有波段宽度(FWHM),这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入(EditHeader)。
运行错误
1.Unabletowritetothisfile.Fileordirectoryisinvalidorunavailable。
没有设置输出反射率文件名。
解决方法是单击OutputReflectanceFile按钮,选择反射率数据输出目录及文件名,或者直接手动输入。
2.ACCError:
convert7
IDLError:
Endofinputrecordencounteredonfileunit:
0.
平均海拔高程太大。
注意:
填写影像所在区域的平均海拔高程的单位是km:
GroundElevation(Km)。
3.ACCerror:
avrd:
IDLerror:
Unabletoallocatememory:
tomakearray
Notenoughspace
ACC_AVRD
为了能处理大数据,ENVI采用分块计算的方式,这个提示是分块(Tile)太大了。
在高级设置里面(AdvancedSettings),tilesize:
它默认是File->
preferences->
miscellaneous:
cache的大小,这个值正常是1~4Mb(0背景很少的情况下);
如果0背景较多,这个值还是需要设置大一些,比如100~200m。
4.ACCerror:
Nononblankpixelsfound
IDLerror:
OPENR:
Erroropeningfile.Unit:
100,
为了能处理大数据,ENVI采用分块计算的方式,当Tile设置太小,而且有背景值(0),就会出现一个Tile中全部为0的情况,提示这个错误信息。
在高级设置里面(AdvancedSettings),tilesize:
设置稍微大一些,如100~200M等。
5.ACCerror:
lsmooth2:
ACC_LSMOOTH2:
Cannotcontinuewithsmoothingcalculation
ENVI的FLAASH提供领域纠正功能,但是MODIS、AVHRR等图像分辨率比较低,领域效应区分不出来。
解决方法是在在高级设置里面(AdvancedSettings),将领域纠正(UseAdjacencyCorrection)设置为No。
6.ACCerror:
modrd5:
Nonfinitenumbersincoefficientarraycoef<
?
xml:
namespaceprefix=ons="
urn:
schemas-microsoft-com:
office:
office"
/>
IDLerror:
CDRIVER4V3R2:
>
WaitforMODTRAN4calculationto
finish…
<
namespaceprefix=vns="
vml"
提示传入MODTRAN模型参数有误,常常是由于太阳高度角太小或者太大引起的。
提示这个错误之前会出现以下提示框。
解决方法是确认填写的影像中心位置经纬度信息(西经为负数、南纬为负数)、影像成像时间(格林威治时间)是否正确。
7.ACCerror:
autochan
HIS数据缺少K-T气溶胶反演的所需的波段,因此不能使用K-T方法反演气溶胶。
8、ACCerror:
autochanACC_AUTOCHAN:
Nowaterabsorptionchannelsselected
这种错误一直没模拟出来,一般是由于水汽反演、大气模型的选择和飞行时间的问题,如飞行时间使用的是北京时间等。
9、ACCerror:
avrd
REBIN:
Resultdimensionsmustbeintegerfactoroforiginaldimen
这个错位一般出现在你多次执行FLAASH工程文件时,没有重新设置输出文件而选择替代的时候出现。
好的方法就是重新启动FLAASH和加载一次工程文件。
结果错误
1.结果中某一个波段或者多个波段全部为0或者负值
主要产生的原因是输入的辐射亮度数据值偏小。
可能有以下几种情况:
(1)在传感器定标的时候选择的是表观反射率(Reflectance)而不是辐射率数据(Radiance);
(2)没有做传感器定标,即没有将DN值转换为辐射率数据;
(3)选择了错误的波谱响应函数;
(4)用BandMath做了辐射亮度的单位换算,在FLAASH中导入辐射亮度数据时,ScaleFactor选择的不是1.0000。
2.结果中极大值、极小值非常多,也就是0~10000之外的值。
当选择RGB假彩色显示的时候,出现花花绿绿的情况。
辐射定标得到的辐射率数据单位与FLAASH要求的单位不一样。
(1)用BandMath做了辐射亮度的单位换算,在FLAASH中导入辐射亮度数据时,ScaleFactor选择的不是1.0000。
(2)没有做单位换算。
3.结果中部分像元为负值
这个属于正常现象。
FLAASH是采用MODTRAN辐射传输模型模拟成像中的大气过程,而且很多大气属性都是通过图像来估算,加上大气组成的非均一性,即使MODTRAN4模型精度很高,也不能完全表达大气辐射传输的真实状况。
当影像上有强吸收或者高反射地物时候,就会出现部分像元为负值(如深水、高密度)或者大于10000。
解决方法可以手动修改,如用周围的像元的平均值代替,可以使用ENVI下的TheDEMEditingTool工具。
4.结果图像以RGB显示比原图像视觉效果要差,如模糊。
这个需要了解下遥感软件RGB显示机制。
遥感软件为了让遥感图像显示更加“艳丽”,方便解译,默认会对图像进行拉伸显示,一般是2%的线性拉伸。
也就是我们常常会看到图像值有两个,一个是Scrn值,也就是拉伸之后的显示值,一个是Data值,也就是原始的图像DN值。
另外一个方面,目前我们的RGB加色法显示都是基于8bit显示,也就是0~255。
FLAASH大气校正之后的结果是16bit的整型,而且存在一些极小、极大值,这些对直方图整体形状有一定的影响,影响拉伸效果。
解决方法是利用ENVI下的Interactivestretching工具,选择有效值范围进行拉伸。
还有一种情况是校正图像有很多背景值,比如经过几何校正的整景TM影像。
背景及图像边缘处的像元在大气校正之后变成负值或者0值,由于这样的像元数量多,对图像的整体拉伸影响很大。
解决方法就是将这些像元掩膜掉,如在ROITool中,利用Option->
BandThresholdtoROI建立一个ROI进行图像裁剪。
5.结果图像为什么像元值大多是大于1
ENVIFLAASH考虑到数据储存和后续处理,将大气校正得到的反射率结果乘以10000变成16bit整型。
如果想让反射率结果在0~1范围,可用BandMath,表达式为b1/10000.0。
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