Flaash大气校正

1、即“力孝上机实习容：Flaash大气校正学生 王 玲学 号 202120771院系城市与环境学院专 业地图学与地理信息系统年级 2021级教务处制Flaash大气校正实验报告一、 实验目的通过本次实验能够更深一步理解大气校正的原理、方法.并且熟练掌握Landsat8 OLI数据的大气校正的流程.二、实验容1、辐射定标目的：将传感器记录的电压或数字量化值DN值转换为绝对辐射亮度值辐射率.原理：L=Gain*DN + Bias步骤：(1) 首先,在中翻开辐射定标工具,Toolbox/Radiometric Correction/ RadiometricCalibration ,并在File Sel

2、ection对话框中选择数据,如下所示：(2) 辐射定标参数设置中选择好辐射定标的数据时,接下来需选择定标参数.其中,Calibration Type：辐射定标类型,因 Flaash校正要求输入的数据为辐亮度值,因此辐射定 标类型选择辐亮度.当数据的每个波段包含Gain和Offest参数时,Envi会自动从元数据文件中获取这些参数,并根据辐射定标公式进展定标,本实验所使用的Landsat8 OLI数据的元数据中包含这两个参数.另外,Envi默认Gain和Offest参数定标单位为 W/m2*sr*师,因此,计算得到的辐亮度值为 W/m2*sr* 口.Output Interleave :输出数

3、据存储顺序,因Flaash校正要求输入的数据存储类型为BIL或BIP,但因BIL的处理速度快,故在此选择BLOutput Data Type :输出数据类型,辐射定标中可以选择的输出数据类型为三种,分别是： 浮点型Float、双精度浮点型(Double)和无符号位16整型(Uint).本实验中使用的 OLI6 原始数据为无符号16位整型,在进展Flaash校正时计算缩放因子是无单位型与浮点型 数据之间的缩放关系,因此,该处选择浮点型 Float.Scale Factor：因辐射定标计算的辐亮度值单位是W/m2*sr*叩,而FLAASH正所要求输入数据的辐亮度单位为Mlcm2*sr*nm,该缩放

4、系数是这两单位间的转换系数,而点击“Apply FLAASH Setting按钮,会自动匹配符合FLAASH大气校正要求的缩放系3辐射定标后的结果说明：上图中左边的视图框中显示的是辐射定标前的多光谱影像,也即原始的OLI多光 谱影像；右边的视图框中显示的是辐射定标后的多光谱影像.(3) 结果检验查看定标前后影像的像元值,结果如下：Cursor VsIlp保口： M* 291 14.22 1085 6 55.830MCRS: 49SB113817019876Proj : Gtflgraphic L*t/L峭 WGS-84r&di QiBfitri c sOibmtigmdat KEFEOJZCT

5、ZDM.p 制 m 45To, gsi gerr. TsegProj: DIM, Zone 43 M, WGEf 4File: 1639 5152.4361 2422Dm 5,930613,3,725839,4 748014Azuiiition Tint； 201 S-Ql-22T03:19;4T, 5886011ZLCS12TO362O1SO22IJGHOO MTL MultiSpectrcl EEFEOJECTED Mq： 236ITO. 4570,33190777329Proj: VTM, Zftitft 联凡 GS-34File 1839,5152,4361.2422Dfttk； 73

6、41,6046,65T7Acquisition Time： 2021-0l -Z2T03:19 ;|7. SS36011Z其中,底下的Data值为定标前影像的像元值,上面的 Data值为定标后影像的像元值.且定标前影像的数据类型为无符号16位整型,定标后影像为浮点型辐亮度值.2、Flaash大气校正目的：消除大气和光照等因素对地物反射的影响,获取地物反射率、辐射率、地表温度等 真实物理模型参数,用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等对地物反 射的影响,消除大气分子和气溶胶散射的影响.原理：是基于太阳波谱围不包括热辐射和平面朗伯体或近似平面朗伯体 ,在传 感器处接收的像元光谱辐射亮度

7、公式为：其中,公式右边第一局部代表了太阳辐射经大气入射到地表后又反射直接进入传感器的辐射亮度；右边第二局部为经大气散射后进入传感器的辐射亮度；第三局部为大气后向散射辐射率大气程辐射.进展大气校正时,在大气校正参数获取后,根据该方程逐个波段像元计算地表平均反射率.步骤：(1) 首先,在 Envi 中翻开 Flaash 大气校正工具,Toolbox/Radiometric Correction/FLAASHAtmospheric Correction ,翻开的 Flaash校正界面如下：(2) Input Radiance Image：输入辐亮度文件,单击该按钮选择辐射定标后的文件,这时 会弹出R

8、adiance Scale Factor对话框,它的作用是在单位未知的辐亮度值与浮点型辐 亮度值之间做转换,并且 Scale Factor将点型或整型亮度图像单位未知/浮点型 辐射亮度.当各波段的辐亮度单位不一致时,选择第一项,否如此选择第二项,因做辐射定标时已经使缩放系数符合Flaash校正要求,因此此处的缩放系数为默认值1.(3) 参数设置传感器与图像信息Scene Center Location ：图像中央经纬度,该值在选择了输入辐亮度文件后自动加载,无需 手动填写；Sensor Type：选择多光谱里的 Landsat8 OLI传感器；Sensor Altitude :传感器飞行高度,

9、中选择了传感器类型,该值将会自动添加；Pixel Size：像素大小,中选择了传感器类型,该值将会自动添加；Flight Data与Flight Time GMT：成像日期与时间,在相应的头文件信息中找DATE_ACQUIRED与 SCENE_CENTER_TIME;Ground Elevation :图像区域平均海拔,通过的DEM数据获取.因本本实验中没有DEM数据,故采用Envi自带的世界DEM据来计算.首先,在Envi中加载自带的世界DEM 数据,然后将市的Landsat8 OLlB据作为掩膜,只对影像围的DEM进展统计计算,结果如下：另外,该统计结果的单位为米,而Flaash校正中输入

10、的平均海拔单位为千米,因此 GroundElevation 值应为 1.;大气模型Atmospheric Model该模型的选择依据输入影像所处的纬度与获取时间来决定,本实验中选择中纬度冬季 MLW；气溶胶模型Aerosol Model没有城市和工业影响的地区选择 Rural乡村；混合 80%乡村和20%烟尘气溶胶选择 Urban城市,该模型适合高密度城市或工业地区；平静、干净条件下能见度大于40km,即晴朗天气的陆地,只包含微小成分的乡村气溶胶时选择Tropospheric对流层；由此可见,气溶胶模型的选择与城市、工业影响程度有关,故本实验的气溶胶模型应选择 Urban.气溶胶反演Aeros

11、ol Retrieval Flaash校正使用黑暗像元反射率比值反演气溶胶和估算能见度,而气溶胶模型选择None时,初始能见度Initial Visibility值将用于气溶胶反演模型；选择K-T气溶胶反演方法,当没有找到适宜的黑暗像元时,初始能见度值将用于气溶胶反演模型；因此,选择K-T模型时必须确定是否有黑暗像元,否如此必须估算一个初始能见度值.本实验中,黑暗像元确实定方法采用直方图统计法,统计结果如下：f Rpulfr：! LC&1?706202102?LGNaD_MTI. 口 目 双Hie OptionsFl * t * CLfi* PlHiE口qroFs:3703芭2D1b nxic

12、/ - 11.5x1c/ .151 丹FiLmi 二的：F MjC8127C3&2D1&022L：B0C . tir.LC91270Dins Full Sc看* I 61r ?47 7W1 points)fi.axw51 2 3 4 5 ib ? Tl TIddddTI an黑黑 Lr E EE EE En uoooooo H oM口雪 JllbU oaoti 3313 37et? 473EG74 41 7 3 5 3 2 47 3 3 5 6 .Q- 99G 22 34 7 b c s 5 G roHe-siQ U7144249779 中日15 115353271弓 0C137St 42uy

13、 此 J909.090 J7L7 43 2 768. 1G Wb84 .附 ?白白白llpts Total20375Z72 加箝 52Formant在Flaash中,黑暗像元是通过 2100nmband7附近反射率小于等于0.1或660nm与2100nm的反射率比值大于 0.45来定义.从统计结果中可以看出,band7的最小反射率值为0,故黑暗像元存在,因此无需估算初始能见度值.另外,如果气溶胶模型选择K-T模型时,需在多光谱设置中设置而、下行通道,而 Envi中规定 KT upper 为 2100nm-2250nm、KT lower 为 640nm-680nm ,对应的结果如下：4在所有参数设置好后,点击Apply,执行Flaash大气校正.结果如下:其中,左边为大气校正前的影像辐射定标后的影像,右边的为Flaash大气校正后