Landsat简介及数据预处理

OLI陆地成像仪包括9个波段，空间分辨率为30米，其中包括一个15米的全色波段，成像宽幅为185x185km。OLI包括了ETM+传感器所有的波段，为了避免大气吸收特征，OLI对波段进行了重新调整，比较大的调整是OLIBand5(0.845–0.885μm)，排除了0.825μm处水汽吸收特征；OLI全色波段Band8波段范围较窄，这种方式可以在全色图像上更好区分植被和无植被特征；此外，还有两个新增的波段：蓝色波段(band1;0.433–0.453μm)主要应用海岸带观测，短波红外波段(band9;1.360–1.390μm)包括水汽强吸收特征可用于云检测；近红外band5和短波红外band9与MODIS对应的波段接近。OLI陆地成像仪TM序号波段波段（um）空间分辨率(m)波段（um）空间分辨率(m)1蓝色波段—302Blue302303Green30304Red30305NearIR306306SWIR3030730—12.50（热红外）1208全色15–309短波红外301010011100Landsat8数据打开和辐射定标处理美国的USGS（）网站提供最新的Landsat8数据下载，产品类型标示L1GT，与之前的数据格式类似，每个波段以.tif文件提供，元数据存放在文件中。Landsat8增加了几个波段，详细信息浏览：。在中非常容易打开Landsat8数据，如下：(1)

选择

File->Open

，选择文件打开。(2)

ENVI自动显示RGB显示真彩色图像，打开DataManager对话框，可以看到ENVI自动读取元数据信息，包括中心波长信息、波段名称等。并将数据根据类型自动划分为三类。(3)

从文件信息中可以看到，热红外数据被重采样为30米分辨率，与可见光-近红外波段一致，全色为15图1：DataManager对话框打开之后就可以很方便的进行其他处理，比如辐射定标、大气校正、融合等处理。下面使用ENVI下的通用定标工具进行Landsat8的辐射定标。(1)

选择ToolBox/RadiometricCorrection/RadiometricCalibration，选择可见光-近红外数据。(2)

在RadiometricCalibration面板中，可以选择定标类型：辐射亮度值和大气表观反射率。(3)

其他选项是方便用于FLAASH大气校正。(4)

选择文件名和路径输出(5)

如图3所示，得到大气表观反射率数据。图2：RadiometricCalibration面板图3：大气表观反射率结果ENVI下的Landsat8大气校正（初试）Landsat8OLI陆地成像仪比之前的TM/ETM+多了两个波段，

0.433–0.453

μm

和

1.360–1.390

μ

m

，怎么多的波段对于地表反演更加有利。ENVI5.1直接支持Landsat8的大气校正（2013下半年发布），利用

ENVI5.1

提供的

Landsat8

波谱响应函数在

ENVI5.0SP3

下也能完成大气校正。大气校正之前，启动

ENVIClassic

，设置

preferences->Miscellaneous:CacheSize：2048(

最大内存

75%)ImageTileSize

：

100

（推荐

1-4M

）注：电脑内存为

8g

，

64

位操作系统保存后重启

ENVI5

。波谱响应函数文件下载：

包括

OLI

和

TIRS

两个传感器第一步：辐射定标

选择

File->Open

，选择

_MTL.txt

文件打开。(2)ENVI

自动显示

RGB

显示真彩色图像，打开

DataManager

对话框，可以看到

ENVI

自动读取元数据信息，包括中心波长信息、波段名称等。并将数据根据类型自动划分为三类。(1)选择

ToolBox/RadiometricCorrection/RadiometricCalibration

，选择可见光

-近红外数据。(2)在

RadiometricCalibration

面板中定标类型（

CalibrationType

）：辐射亮度值（

Radiance

）输出储存顺序

（

OutputInterleave

）：

BIL输出数据类型：

Float其他选项是方便用于

FLAASH

大气校正。(3)

选择文件名和路径输出

图

1

：

RadiometricCalibration

面板第二步：

FLAASH

大气校正选择

Toolbox/RadiometricCorrection/AtmosphericCorrectionModule/FLAASHAtmosphericCorrection

，打开

FLAASH

大气校正工具。（1）文件输入与输出信息项目单击

OutputReflectanceFile

按钮选择输出文件名和路径。（2）传感器与图像目标信息l

Lat

：

40

1939.46

，

Lon

：

116422.98

（

FLAASH

自动获取）l

SensorType

：

UNKONWN-MSIl

GroundElevation

（

km

）：

0.043

（从相应区域的

DEM

获得平均值）l

FlightDate

：

2013-05-12

FlightTime

：

02:55:26注：在右边图层管理器中，

单击右键选择

ViewMetadata

，在

Metadataviewer

中浏览

time

可以看到飞行时间

图

2

：图像成像时间查看（3）

大气模型（

AtmosphericModel

）：

Sub-ArcticSummer

（

5

月份

纬度：

40-50

）（4）

气溶胶模型（

AerosolModel

）：

Urban（5）

气溶胶反演（

AerosolRetrieval

）：

2-Band

（

K-T

）（6）

初始能见度（

InitialVisibility

）：

40

。

图

3

：

FLAASH

基本参数设置多光谱设置（

MultispectralSettings

）l

Defaults

下拉框：

Over-LandRetrievalStandard

（

660

：

2100

）。l

FilterFunctionFile

：选择

ldcm_oli.sli

波谱响应文件图

4

：多光谱设置（8）高级设置（

AdvancedSettings

）：tile设置为

100M

，其余按照默认设置。（9）单击

Apply

按钮，执行

FLAASH

。

图

5

：估算能见度、水汽柱结果第三步：浏览结果打开大气校正结果，浏览植被波谱曲线如下，大致可以看出大气校正后消除了大气散射的影响。图

6

：大气校正后的植被波谱曲线

图

7

：卷云

Cirrus

（

1.3730

）波段图像讨论

波谱响应文件包括了可见光

-

红外，全色

9

个波段的响应，而我们大气校正使用了前

8

个波段，另外卷云

Cirrus

波段噪声比较大，是否将

Cirrus

、Pan

两个波段的响应函数去除，同时将两个波段从图像中移除，只针对

7

个波段进行大气校正，精度是否会更高？图

8

：

oli

波谱响应函数2、TM数据辐射定标ENVI>basictools>preprocessing>calibrationutilities>Landsatcalibration，弹出如下对话框，图3：图3辐射定标参数设置对话框3、储存顺序调整Flassh大气校正对于波段存储的要求为：BIL，BIP格式，上述计算得到的存储方式为BSQ，在此进行波段存储顺序的转化，具体操作如下：ENVI>basictools>convertdata(BSQ,BIL,BIP)图4存放顺序转换4、Flaash校正参数设置大气校正的前期准备工作完毕，现在进行校正参数的设置：ENVI>basictools>preprocessing>calibrationutilities>FLAASH，弹出对话图5FLAASH参数界面设置

图6多光谱设置对对话框根据上述图中的参数设置，然后点击ok，运行flaash大气校正。Landsat8移除卷云Cirrus波段的大气校正测试在“ENVI下的Landsat8大气校正（初试）”文章最后提出了一个讨论，这里根据这个设想做出了另外一个结果。结果分析显示，两种方法得到的结果基本一致。第一步：重新制作波谱响应函数（1）启动ENVIclassic，选择Window->StartNewPlotWindow。（2）在ENVIPlotWindow窗口中，选择File->InputData–>SpectralLibrary，打开ldcm_oli.sli波谱响应文件。（3）如下图所示选择7个波段的波谱响应函数，选择File->Saveplotas->SpectralLibrary，按照默认参数保存为.sli文件。图1：选择7个波段的波谱响应文件第二步：大气校正（1）使用layerstacking工具将辐射定标后的文件保存为7个波段的文件，也就是去除卷云Cirrus波段。（2）打开FLAASH工具进行大气校正。第三步：浏览结果分别对两种结果进行统计，如下图所示，每个波段的均值和