高分二号PMS数据进行完整的预处理流程.docx
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高分二号PMS数据进行完整的预处理流程
需要对高分二号PMS数据进行完整的预处理时,包括大气校正、正射校正、图像融合处理,我们推荐如下图的处理流程。
注:
全色图像没有方法进行大气校正,所以一般在定量遥感中不使用全色图像。
本流程中只是为了说明所有处理的流程,所以包括了全色图像。
图:
高分二号PMSL1a处理流程
表1高分二号卫星轨道和姿态控制参数
参 数
指 标
轨道类型
太阳同步回归轨道
轨道高度
631km(标称值)
倾角
97.9080°
降交点地方时
10:
30AM
侧摆能力(滚动)
±35°,机动35°的时间≦180s
表2高分二号卫星有效载荷技术指标
参 数
1m分辨率全色/4m分辨率多光谱相机
光谱范围
全色
0.45—0.90μm
多光谱
0.45—0.52μm蓝
0.52—0.59μm绿
0.63—0.69μm红
0.77—0.89μm近红外
空间分辨率
全色
1m
多光谱
4m
幅宽
45km(2台相机组合)
重访周期(侧摆时)
5天
覆盖周期(不侧摆)
69天
1.数据打开
ENVI5.1暂不支持GF2数据.xml打开方式,但GF2数据为标准TIFF格式,故可直接使用ENVI的Open菜单打开,只是打开后软件不能自动识别元数据信息。
启动ENVI5.2;依次File>Open或直接单击工具栏上的
图标,弹出Open对话框,选择数据文件夹下扩展为.tiff的文件,然后点击Open按钮打开(本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2.tiff)。
辐射定标
全色图像没有方法进行大气校正,所以一般在定量遥感中不使用全色图像;这里也仅对多光谱数据进行辐射定标。
使用ENVI提供的ApplyGainandOffset工具进行辐射定标。
(1)在Toolbox中,依次RadiometricCorrection>ApplyGainandOffset,弹出GainandOffsetInputFile对话框,在SelectInputFile选项卡中选择待处理影像GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2.tiff,点击OK;
(2)弹出GainandOffsetValues对话框,依次填入GainValues和OffsetValues,设置输出路径、文件名及数据类型;
(3)点击OK开始执行(图1)。
说明:
GF-2卫星绝对定标系数可从如下地址下载,
2014年GF-2卫星外场绝对辐射定标系数
1、高分二号(GF-2)卫星绝对辐射定标系数见表1
表1GF-2卫星各载荷的绝对辐射定标系数
卫星载荷
波段号
Gain
Offset
PMS1
PAN
0.1630
-0.6077
Band1
0.1585
-0.8765
Band2
0.1883
-0.9742
Band3
0.1740
-0.7652
Band4
0.1897
-0.7233
PMS2
PAN
0.1823
0.1654
Band1
0.1748
-0.5930
Band2
0.1817
-0.2717
Band3
0.1741
-0.2879
Band4
0.1975
-0.2773
注:
利用绝对定标系数将卫星图像DN值转换为辐亮度图像的公式为:
式中:
式中
为转换后辐亮度,单位为
,
为卫星载荷观测值;
为定标斜率,单位为
,
为绝对定标系数偏移量,单位为
。
图1 使用ApplyGainandOffset工具进行辐射定标
3.FLAASH大气校正
FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息,ENVI暂不能自动识别GF2数据的头文件信息,因此首先需要手动添加中心波长信息。
1)添加中心波长
在Toolbox中,依次RasterManagement>EditENVIHeader,弹出EditHeaderInputFile对话框,在SelectInputFile选项卡中选择上一步辐射定标后的结果(本例中为GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2_Rad.dat);弹出HeaderInfo对话框,点击EditAttributes,选择Wavelengths,弹出EditWavelengthvalues对话框(图2),依次填入各波段对应中心波长,点击OK。
说明:
这里取波谱响应值为1的波长为各波段对应中心波长,依次为514nm、546nm、656nm、822nm。
讨论:
由于没有找到官方公布的中心波长信息,这里取与波谱响应中反射率为1的波长。
图2中心波长编辑对话框
2)FLAASH大气校正
在Toolbox,打开RadiometricCorrection>AtmosphericCorrectionModule>FLAASHAtmosphericCorrection,弹出FLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters对话框,进行参数设置。
∙InputRadianceImage:
在弹出的FLAASHInputFile对话框中,选择上一步定标好的数据;接着弹出RadianceScaleFactors面板,选择Usesinglescalefactorforallbands,由于上一步定标时没有对辐亮度数据做单位转换,所以在此Singlescalefactor填写:
10,单击OK;
∙OutputReflectanceFile:
设置输出路径及文件名(本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A0000362235-MSS2_Rad_FLAASH.dat);
∙OutputDirectoryforFLAASHFiles:
设置其他文件输出路径,建议输出到临时文件夹中;
∙传感器基本信息设置:
SceneCenterLocation:
中心点经纬度,由于按上述方式打开的原始影像没有坐标信息,此处无法自动识别(如有坐标信息,ENVI5.0及后期版本均支持自动读取),可根据元数据文件中的四角点数据计算大概位置;
SensorType:
传感器类型,选择UNKNOWN-MSI;
SensorAltitude(km):
传感器高度,631;
GroundElevation(km):
地面高程,(选择该景数据平均高程);
PixelSize(m):
像素大小,4;
FightDate:
成像日期,(元数据中的成像日期);
FlightTimeGMT(HH:
MM:
SS):
成像时间,(元数据中的成像时间)。
说明:
成像日期及时间可从元数据文件中查看(第24行字段),需要减去8转换为格林尼治时间。
∙大气模型和气溶胶模型
AtmosphericModel&AerosolModel:
根据经纬度和影像区域选择(如不清楚,可单击Help查看帮助文档);
AerosolRetrieval:
气溶胶反演方法,默认选择2-Band(K-T),由于缺少短波红外,此处选择None;
InitialVisibility(km):
能见度,根据实际情况设置,默认40km。
此处由于成像时能见度较好,设为60km(可单击Help查看具体说明);
其余参数默认。
图3FLAASH基本参数设置面板
AtmosphericModel选项添加方法
Latitude(°N)
Jan
March
May
July
Sept
Nov
80
SAW
SAW
SAW
MLW
MLW
SAW
70
SAW
SAW
MLW
MLW
MLW
SAW
60
MLW
MLW
MLW
SAS
SAS
MLW
50
MLW
MLW
SAS
SAS
SAS
SAS
40
SAS
SAS
SAS
MLS
MLS
SAS
30
MLS
MLS
MLS
T
T
MLS
20
T
T
T
T
T
T
10
T
T
T
T
T
T
0
T
T
T
T
T
T
-10
T
T
T
T
T
T
-20
T
T
T
MLS
MLS
T
-30
MLS
MLS
MLS
MLS
MLS
MLS
-40
SAS
SAS
SAS
SAS
SAS
SAS
-50
SAS
SAS
SAS
MLW
MLW
SAS
-60
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
-70
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
-80
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
MLW
Aerosolmodel的选择
∙Rural:
代表城市或工业污染源不强烈的地区的气溶胶。
颗粒大小是一个混合的分布,一个大的一个小。
∙Urban:
80%个农村气溶胶20%煤烟般的气溶胶混合物,适合高密度的城市/工业区。
∙Maritime:
代表边界层在海洋或大陆,盛行季风的地区。
它是由两部分组成,一个来自好样水汽和另一个来城市的气溶胶(忽略大颗粒)。
∙Tropospheric:
适用于平静,清澈(能见度大于40公里)的条件下,对土地和由城镇模式的小颗粒组成。
∙MultispectralSettings:
多光谱设置。
在弹出的MultispectralSettings面板中,单击FilterFunctionFile,弹出SelecttheMultispectralSensor'sFilterFunctionFile对话框,选择GF2波谱响应函数(如之前未打开,可点击Open打开,本例中选择PMS2.sli);
其余参数默认。
注:
波谱响应函数由中国资源卫星应用中心提供,ENVI波谱库格式下载地址:
图4多光谱设置面板
∙AdvancedSetting:
高级设置。
设置UseTiedPeocessing:
是否使用分块计算,No。
说明:
本例使用计算机内存为8G,这里不使用分块计算。
如果低于8G,需要使用分块计算,并将分块打开TileSize设置为100~200M;
∙其余参数默认。
∙可单击Save将工程文件保存到指定位置,下次直接单击Restore即可使用(若高级设置中AutomaticallySaveTemplateFile选项选择Yes,ENVI也会将其自动保存到OutputDirectoryforFLAASHFiles设置的路径下)。
∙点击Apply执行。
图5 大气校正进度条
(3)校正结果查看
∙显示FLAASH大气校正结果;
∙选择Display>Profiles>Spectral或单击工具栏上
图标,获取一个像素点的波谱曲线;
∙在LayerManager中单击辐射定标结果图层,让这个图层处于激活状态,在工具栏中单击
获取辐射定标结果一个像素点的波谱曲线;
∙移动图像中的定位框,定位到植被、水体等地物上,获取同一像素点的大气校正和辐射定标波谱曲线,通过查看典型地物波谱曲线是否正确来初步判断校正结果是否正确;
图6所示为同一像素点大气校正前后的波谱曲线,可以看到大气校正去除了部分大气的影响。
说明:
FLAASH大气校正结果扩大了10000倍。
图6大气校正前后植被波谱曲线对比(左:
校正前,右:
校正后)
三、多光谱/全色正射校正
高分二号的L1A级包括了RPC文件,在经过了辐射定标、大气校正等处理,ENVI会自动将RPC嵌入处理结果中,可以在图层管理中辐射定标或者大气校正结果图层右键选Viewmetadata,RPC选项就是嵌入的RPC文件。
可以直接使用/GeometricCorrection/Orthorectification/RPCOrthorectificationWorkflow工具进行正射校正。
下面是基于无控制点对多光谱/全色数据结果进行正射校正。
(1)在Toolbox中,启动/GeometricCorrection/Orthorectification/RPCOrthorectificationWorkflow工具。
在FileSelection中选择全色数据辐射定标结果。
DEM使用ENVI自带DEM。
(2)在RPCRefinement步骤中,打开Advanced面板,设置OutputPiexlSize:
2。
(3)在Exports面板中,选输出路径和文件名。
(4)单击Finish执行处理。
同样的方法对多光谱大气校正结果进行大气校正。
图:
RPCRefinement步骤参数
使用ERDASIMAGINE进行影像融合
Subtractive融合
⑴点击Raster选项卡,在Resolution标签组中点击PanSharpen图标,在下拉菜单里选择SubtractiveResolutionMerge。
⑵在弹出的SubtractiveResolutionMerge对话框中设置多光谱输入数据为QuickBird_Pyramids_MS.img,高分辨率输入文件为QuickBird_Pyramids_Pan.img,定义输出路径及文件名,这里设为Merge2.img。
⑶选择传感器类型为QuickBird(B,G,R,NIR),设置SharpeningFilterCenterValue为17,设置PanContributionWeight为1.00,勾选Createimageoffullareas,点击OK执行融合。
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- 高分 二号 PMS 数据 进行 完整 预处理 流程