遥感实习2卫星数据的预处理流程

1、实习报告二卫星数据的预处理流程实习人姓名韦昭华专业班级及编号水文一班 2014301580040任课教师姓名陈华实习指导教师姓名陈华王佳伶实习地点工学部八教机房实习日期时间2016-10-28实习目的通过实习，使学生了解卫星图片数据预处理的一般过程，掌握在ENVI新界面中的操作 方法，具体要求掌握的知识点有：一、图像源文件信息查看；二、辐射校正：将卫星传感器捕获的瞬间视场角观测值转化为传感器上空观测的反射辐射值（ENVI 里面的 Data Special-utilities 功能三、大气校正：将计算的点的辐射值进行大气校正，消除大气层吸收、散射的影响，获 取地面对照地物的反射率（ENVI里面的

2、FLAASH功能）四、影像裁剪：将卫星数据与地图有机配合起来，将卫星数据按照地图所要求的地理空 间裁剪出来，让计算机只分析我们感兴趣的地点（ENVI里面的Masking功能）基本原理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。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、

3、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 ToolsPreprocessingCalibration Utilities濯块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

4、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 toolspreprocessingcalibration utilitiesFLAASH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

5、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 用直方图均衡、色彩平滑等使得接边尽量一致，但用于变化信息提取时，相邻影像的色调不 允许平滑，避免信息变异。2、裁剪图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除，常用的是按照行政区划边界或自然区划边界 进行图像的分幅裁剪。它的过程可分为两步：矢量栅格化和掩膜计算（Mask）。矢量栅格化 是将面状矢量数据转化成二值栅

6、格图像文件，文件像元大小与被裁剪图像一致；把二值图像 中的裁剪区域的值设为1，区域外取0值，与被裁剪图像做交集运算，计算所得图像就是图 像裁剪结果。数据准备1、数据：p123r039_7x200207092、研究区矢量边界（studyarea.shp）操作方法及过程步骤与要求：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 asLandsatGeo 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

7、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 Manager已 8 (O.7060)pl 23E039_7w20020703_P3ikcli-om aticData Manager已 8 (O.7060)pl 23E039_7w20020703_P3ikcli-om atic(0.4830)(O.BSOO)(0.6S20)(0.6350)(1.6460)(2.2060)p 123rCi39_?K 2002 0 703_Therm al 已 ei (11.3350)

8、 已 E疵!船(11. 3350)卜 File InformatioR卜 Eand SeiectionLoad Dita.L&ad GrayECilfiin Uevr ViewLoad Dita.L&ad GrayECilfiData manage位于面板第二个图标File Edit DiE2）、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

9、3、2、1号波段，点 display按钮，出现如下图：曰.空,vi卜-.Bind 3 （0 6620）曰.空,vi卜-.Bind 3 （0 6620）OverviewE-123039 ed. lat-Band 2（0.5600）Band 1（0 48力）日 SJ. P r23r039_?x20020709_MuJltitB孙d 3（0.6620）Buid 2（0.5600）Band |（0,4830）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)

10、，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。Cursor ValueGeo： 30 18 36. 68 N, 1 IS- 50 53.34 EMaP: 773S9E.0000, 3356E95.0000MGRS: 49RGF738955535Trcj : imt Zone 45 U, WG5T4卫 1 3r039 _7k2 0020 709J11J. tiSpectralFile： 4251, 3597Data： | 54/ 66, 89zi

11、ti uk TinFe : 20020709三、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：按I叩ut Radiance Image按钮输入定标后文件：123039_cal.dat在弹出下面的参数选择窗口中，ENVI默认的辐亮度单位是pW/cm2*sr*nm，而之前我 们做辐射定标时单位是W/m2*srpm，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.输出文件选择：Cal_BIL_FLAASH.dat工作目录选择

12、：Cal_BIL_FLAASH.dat所在的目录FLAASH 前缀选择 temp_图片中心位置选择：查看元文件卫星类型：多光谱的LandSat TM7日期时间：2002年7月9日02时55分35秒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)Aerosol Mo

13、del (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。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。FLAASH Run Date: Mon Oct 31 21:57:36 2016Input File: C:UEerEEenien HianDeEktopenvi02newM23039M230j Output File: C:UsBrssBuiBn manDBsktopenvi02iibv1 2303Template File : C : Usersse

14、nien manDesk topenvi 0 2nev 123039te Visibility = 40. km Average Water Amount = 2 .8902 cmFLAASH Atmospheric Correction Results - nFLAASH At mo-spheric CorrectionInpu t File： C : ilJ s er s s em e n m:tl .E eslrt np env i OZiLew 2-z Output File： C： UzerEEemen m:-ltliIieiktoiienv 102new 12 Set： the F

15、IAASH j omTiaJ. i It： for a detailei pro t5。巨16.就在图片显示窗口右键选择Profilespectrum或点击查看光谱剖面曲线并点ViewsTwo vertical view后，将完成大气校正后的图像拖拽至空窗口中，如下左图为原图，击Cursor Value。曰岫1崖!图标查看Data值的变化。四、影像裁剪 Spectrad Profile (1Z 3O9_eal_FLA5S 孔小。lapco-1 * LrJ EmpaN 节；Dj h wra Spectral Profile1000右图为大气校正后的:101520Wawlength turn)I：

16、V 比L0 15Wavdmqth (umjT AudwtL vSpectral Profile (1J 123O39_cd.dat)“lap be tExptc t vOj-Liahi. tSpwlrail Prome首先先要找到矢量文件并在ENVI中打开，Fileopenstudyarea.shp.在右侧toolbox中查找Build Msak工具，双击后按下图设置：a.Mask DefiritionXMask Definition Input EVF&Select Data File Associated with EVFsSelect Input File：12309 cal FLASS

17、H. dattm. slipl 23ri：i39_7K2i：ii：i2i：i 709 .met123039 c：dl. datFile Inhormation：File : C : UEerssernen m :eltlIIeskt upenvi02neLiims； 8197 st 7265 st 6 EILSize： integer 714. 614.460 Bytes.File Type：Sensor Type：Byte IJr iJerFroj ect i onPixelDatuiriWaYelengthUpper Left I.Description： Mosaic Resijlt M

18、on Oct31 22:48:18 2016:EHVI Standard.:1丘 Jhlq 胃口:Host (Intel):l-fTTiL Zune 49 North:30 Meters:瞄-64:0. 483 to 2.206 MicrometersCorner: 1, 1OK CancelFrevi cmsb.在右侧toolbox中查找apply Msak工具，双击后按下图设置:凰 Select Mask Input BandSelect Mask Input B：=ul1Apply Mask ParametersNil esktopenv i OEnew123039 EL a_m ask

19、r e sul t. dat|FULASHBand 1FUASH (Bani 2i -glHFLA_m 旺k d&t口 Mask B ：=ltli1j毒 Map Info凰 Select Mask Input BandSelect Mask Input B：=ul1Apply Mask ParametersNil esktopenv i OEnew123039 EL a_m askr e sul t. dat|FULASHBand 1FUASH (Bani 2i -glHFLA_m 旺k d&t口 Mask B ：=ltli1j毒 Map Info12309_calJLASSH. dat123039_cal. dat) (C123