环境小卫星多光谱数据FLAASH精确大气校正方法

环境小卫星多光谱数据FLAASH精确大气校正方法环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星（简称环境小卫星，简写HJ-1A/1B）于2009年3月30日开始正式交付使用，HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。HJ-1A/1B卫星是继我国继气象、海洋、国土资源卫星之后一个全新的民用卫星。卫星投入使用后，对自然灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时的动态监测，对灾害和环境质量进行快速和科学评估，提高灾害和环境信息的观测、采集、传送和处理能力，为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提高科学依据。HJ-1数据应用于自然灾害、生态环境之前，需要进行几何及光谱方面的预处理。ENVI在数据读取、图像配准、精确大气校正等方面提供了非常好的工具。1、数据读取目前，网上免费获取的HJ-1A/1B卫星CCD和HSI影像的分发的格式主要有两种：CCD为Geotiff，每一个波段为一个Geotiff文件，并提供一个元数据说明（.XML）;HSI为HDF5格式，也提供一个元数据说明（.XML）。CCD相机的Geotiff格式直接可以在ENVI软件下打开，利用ENVI->BasicTools->LayerStacking工具将各个波段组合成一个文件输出。HIS高光谱数据是以HDF5格式提供，安装ENVI的HDF5读取补丁后直接在ENVI中打开。更为方便的方法是直接使用HJ-1数据读取补丁，下载网址为：/ESRI/thread-83044-1-3.html0直接双击运行.sav或拷贝sav文件到ENVI安装目录的save_add目录下，1）启动ENVI->File->OpenExternalFile->HJ-1->HJ-1A/1BTools工具（下图）。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）。1.1HJ-1A1.1HJ-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3)JVI4.8BasicTcolsClassificationTransfcnnFiResizeData(Spatial/Spectral)SubsetDataviaROIsRotate/FlipDataLayerStackingConvertData(BSQfBIL,BIP)StretchDataStatisticsSpatialStatisticsChangeDetectionMeasurementToolBandMathSpectralMathSegmentationImageRegionOfInterest3)成BIL或者BIP格式的。转换方法Mcsaickinq2)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：/n16/n1115/n1522/n2118/index.htmlo以四列数字形式提供，第一列表示波长，后面四列分别表示4成BIL或者BIP格式的。转换方法选择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(以W)/(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()：0.05kmFLAASHAtmosphericCorrectionModelInputParameters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.MarchMayJulySept.Nov.80SAWSAWSAWMLWMLWSAW70SAWSAWMLWMLWMLWSAW60MLWMLWMLWSASSASMLW50MLWMLWSASSASSASSAS40SASSASSASMLSMLSSAS30MLSMLSMLSTTMLS20TTTTTT

10TTTTTT0TTTTTT-10TTTTTT-20TTTMLSMLST-30MLSMLSMLSMLSMLSMLS-40SASSASSASSASSASSAS-50SASSASSASMLWMLWSAS-60MLWMLWMLWMLWMLWMLW-70MLWMLWMLWMLWMLWMLW-80MLWMLWMLWSAWMLWMLW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。。SystemPreferencesUserDefinedFilesDefaultDirectoriesDisplayDefaultsPlotDefaultsGridLineDefaultsPreviousFilesListMiscellaneousConfigurationNameDefaultENVIConfigurationMenuOrientationUserDefinedFilesDefaultDirectoriesDisplayDefaultsPlotDefaultsGridLineDefaultsPreviousFilesListMiscellaneousConfigurationNameDefaultENVIConfigurationMenuOrientationHorizontalPostScriptOutputCommandLineBlockingNoExitIDLonExitfromENVIYesStatusWindowforInputDataYesInteractiveStretchAutoApplyOffAutoAppendExtensionsYesAutoLoadDefaultBandsYesOpenApplicableFilestoMemoryYesAuto-CorrectASTER/MODISYesPageUnitsInchesPageSize8-5011.00PageOffset0.250MemoryUsageCacheSize(Mb)ImageTileSize(Mb)1042.00=10.00=FLAASH大气校正常见错误及解决方法II,,IFLAASH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-1135nmo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：11050-1210nm1770-870nm1870-1020nm2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度(辐射率)数据，单位是：(pW)/(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(pW)/(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)o运行错误

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。ACCError：convert?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)oACCerror：avrd:IDLerror：Unabletoallocatememory:tomakearrayNotenoughspaceACC_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。ACCerror:avrd:NononblankpixelsfoundIDLerror:OPENR:Erroropeningfile.Unit:100,Problem:TheFLAASHprogramexitedwiththefollowingerrors：ACCerror:jvrdiNoncnbiankpixekfound1DLerrorOPENR;Erroropenrrigfile.Unit:100,File:CL\ProgramFiles\m\!DL\1DL80\produrts\envi48\filt_func\tmf5H.hdr敦找木到指定的文件.ACC^AVRDACC.HVPGR2ACC_ACCENVI_ACCJVENTENVI_FLAASH_PROCE5S_MANAGERIDLRTMA1N£MAIN$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。ACCerror:lsmooth2:IDLerror:ACC_LSMOOTH2:CannotcontinuewithsmoothingcalculationENVIErrorProbterriiTheFLAASHprogramexXed^iththefol]owingerrors：ACCerror;Ismooth2;1DLerror:ACCttLSMOOTH2:Cannotcontinuewit和smoothingcakuidtion.ACC_LSMOOTH2ACC^HYPER2ACC_ACCENV1^ACC_EVENTENVI_FLAASH_PROCESS_MANAGERIDLRTMAINENVI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:Nonfinitenumbersincoefficient6.ACCerror:modrd5:Nonfinitenumbersincoefficientarraycoef<?xml:namespaceprefixns〃urn:schemas-microsoft-com:office:office〃/>IDLerror:CDRIVER4V3R2:>>>WaitforMODTRAN4calculationtofinish…finish…<?xml:namespaceprefix=vns=〃urn:schemas-microsoft-com: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提示这个错误之前会出现以下提示框的提示这个错误之前会出现以下提示框的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:autochanHIS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:avrdIDLerror:REBIN:ResultdimensionsmustbeintegerfactoroforiginaldimenENVIErrorProblem:TheFLAASHprogramexitedwiththefollowingerrors:ENVIErrorACCerror:avrd:IDLerror:REBIN:ResultdimensionsmustbeintegerfactoroforiginaldimensionsACCJkVRDACC_HYPER2ACCJ^CCENVI_ACC_EVENTENVI_FLAASH_PROCESS_MANAGERIDLRTMAIN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：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)；没有做传感器定标，即没有将DN值转换为辐射率数据；选择了错误的波谱响应函数；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。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。访会1(R;FLAASH(TMJl''Meta(Band4)-Land^atTJa^perRidge^hrf,,Ja」I回」FileOverlayEnhanceTqqI^Windows辐射定标得到的辐射率数据单位与FLAASH要求的单位不一样。可能有以下几种情况：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。没有做单位换算。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