作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1輻射定標(biāo)及波段運(yùn)算

1、1 遙感圖像處理的目的遙感的目的是為了獲得地物的幾何屬性和物理屬性.但是由于受到大氣,目標(biāo),傳感器等諸多因素的影響,原始的遙感影像中除了有目標(biāo)地物的信息以外還包含有大氣,傳感器的運(yùn)行狀態(tài)等信息,如果我們只是利用原始的遙感影像,將不能提取出所感興趣的有效信息, 所以為了實現(xiàn)遙感的最終目的,提取所需的信息,我們必須對遙感影像進(jìn)行處理.2 ENVI簡介目前已經(jīng)開發(fā)了一些進(jìn)行遙感圖像處理的軟件,例如ENVI,PCI,ERDAS等.現(xiàn)在就簡單介紹一下ENVI.ENVI是由美國RSI公司開發(fā)的一套功能齊全的遙感圖像處理系統(tǒng)，是處理、分析并顯示多光譜數(shù)據(jù)、高光譜數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的高級工具。其完全是由IDL開發(fā)

2、，方便靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng),并可用IDL進(jìn)行二次開發(fā)?，F(xiàn)在最高版是4.7版本的.我們來大概熟悉一下ENVI的主菜單:可以看出ENVI的主菜單中主要有以下一些工具 : 基本工具,分類,空間變換,濾波,波譜工具,制圖工具,矢量工具,地形分析,雷達(dá)工具來看一下主菜單中的FILE菜單,通過選擇Open Image File可以打開ENVI圖像文件或其它已知格式的二進(jìn)制圖像文件。 ENVI 自動地識別和讀取下列類型的文件：TIFF、GeoTIFF、GIF、JPEG、BMP、SRF、HDF、PDS、MAS-50、NLAPS、RADARSAT和 AVHRR。數(shù)據(jù)仍保留它原有格式，必要的信息從數(shù)據(jù)頭文件中讀取。

3、ENVI也直接讀取其它幾種文件類型（參見“Open External File”）。注意:若你得到 “File does not appear to be a valid Radarsat file” 這樣一個錯誤消息，使用File > Open External File 來選擇正確的數(shù)據(jù)類型。當(dāng) ENVI 第一次打開一個文件，它需要關(guān)于文件特征的特定信息。通常，這些信息存儲在與圖像文件同名的一個獨(dú)立的文本頭文件，但是文件擴(kuò)展名為.hdr。若文件打開時沒有找到 ENVI頭文件，你必須在Header Information 對話框中輸入一些基本的參數(shù).(ENVI 頭文件中含有豐富的信息,

4、例如:ENVIdescription = Create New File Result Tue Oct 19 15:47:45 2004samples = 2000lines = 2000(圖像的大小)bands = 7header offset = 0file type = ENVI Standarddata type = 4interleave = bsq (存儲方式)sensor type = Unknownbyte order = 0x start = 3252y start = 4828(坐標(biāo)投影情況)map info = Transverse Mercator, 1.0000, 1

5、.0000, 428019.2564, 4457909.5476, 3.0000000000e+001, 3.0000000000e+001, , units=Metersprojection info = 3, 0.0, 0.0, 0.000000, 67036062.030306, 500000.0, 0.0, 1.000000, Transverse Mercator, units=Meterswavelength units = nm (圖像波段的情況)wavelength = 482.000000, 564.000000, 659.000000, 837.000000, 1649.0

6、00000, 10000.000000, 2219.000000關(guān)于ENVI的一些基本知識,我們就介紹到這里,如果想了解更多的,請參考用戶手冊和ENVI中的HELP.下面是關(guān)于ENVI的一些具體應(yīng)用.二圖像的預(yù)處理拿到一幅原始圖像,我們先要進(jìn)行輻射定標(biāo),目的是把圖像上的DN值轉(zhuǎn)為輻亮度或者是反射率.另外通過大氣糾正,我們可以消除一些大氣的干擾.1 可以采用簡單的波段運(yùn)算例如: 我們把2004年四月份的TM圖像第3波段的DN值轉(zhuǎn)化為表觀反射率。運(yùn)用公式：radiance=（lmax-lmin）/（qcalmax-qcmin）*（qcal-qcamin）+lmin qcal-DNhigh gain

7、 ：b3-lmax=264，；=*L*d2/（ESUN*cos（）L-radiance 。 d=0.9909 ESUN： b3：1554 我們在ENVI中運(yùn)用band math進(jìn)行相關(guān)的處理:對于波段三3=*L3*d2/（ESUN*cos（） =3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.99092/(1554*(cos42.43)= 3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.99092/(1554*0.7381)運(yùn)算之前實施運(yùn)算Basic tools > band math輸入運(yùn)算式:運(yùn)算之后:對于其它波段只要知道相關(guān)的參數(shù),可以用同樣的方法作簡單的定

8、標(biāo).其中關(guān)于ETM圖像的一些參數(shù)如下:Table 11.2 ETM+ SpectralRadianceRangewatts/(meter squared * ster * µm)Band NumberBefore July 1, 2000After July 1, 2000Low GainHigh GainLow GainHigh GainLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAXLMINLMAX12345678Table 11.3   ETM+ Solar Spectral IrradiancesBandwatts/(meter squared * µm)

9、11969.000 21840.000 31551.000 41044.000 5782.07 81368.000 Table 11.4 Earth-Sun Distance in Astronomical UnitsJulian DayDistanceJulian DayDistanceJulian DayDistanceJulian DayDistanceJulian DayDistance1.983274.9945152227305.992515.983691.9993166242319.989232.9853106182258335.986046.9878121196274349.98

10、4360.9909135213288.9972365.98332 用ENVI中的工具(1) spectral> FLAASHFLAASH相當(dāng)于ENVI的插件,需要格外安裝,其是根據(jù)類似于MODTRAN4的方法進(jìn)行大氣糾正,并得到地面的反射率.(2)簡單的經(jīng)驗線性法(不考慮交叉輻射)此種方法比較簡單,精度一般.需要已知圖像上各波段地表反射率的最高值與最低值,通過建立反射率與圖像中所選取的感興趣區(qū)域的DN值的線性關(guān)系來進(jìn)行簡單的大氣糾正.spectral> preprocessing> Calibration Utilities>Empirical Linecompute

11、factors and calibrate(計算參數(shù),進(jìn)行校準(zhǔn))calibrate using existing factors(用已有的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn))我們選擇計算參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)過程如下:選擇compute factors and calibrate,點(diǎn)擊上面的import spectra打開一個ROI,選擇上面IMPOT的from roi from input file,選好后點(diǎn)擊OK點(diǎn)擊APPLY點(diǎn)擊下一個import spectra選擇from ascii file選好后,得到把圖像中亮(暗)的地方與高(低)反射率一一對應(yīng),此中RED對應(yīng)C2(高),GREEN對應(yīng)C3(低),所以:選擇OK

12、,如果出現(xiàn)出錯的信息,不用管,繼續(xù),下圖為所建立的線性關(guān)系.上一條線為截距,下一條線為斜率.除了上面的方法還可以使用其它的糾正模型進(jìn)行大氣定標(biāo)和大氣糾正.三 NDVI的計算(1) 使用BAND MATH將經(jīng)過了輻射定標(biāo)(或者是定標(biāo)+大氣糾正)的圖像,運(yùn)用工具中的band math采用公式：NDVI=（b1-b2）/（b1+b2） b1-近紅外的反射率 b2-紅光的反射率例如:(2) 使用IDLIDL簡介IDL(interactive data language)交互式數(shù)據(jù)語言是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,可視化表現(xiàn)和應(yīng)用開發(fā)的軟件工具.其特性包括: 高級圖像處理能力,交互式二維和三維圖形技術(shù),面對對象的編程方式,opengl圖形加速,量化可視化表現(xiàn),集成數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)算法,靈活的數(shù)據(jù)輸入輸出方式,跨平臺圖形用戶界面工具包,連接ODBC兼容數(shù)據(jù)庫存及多種程序連接工具等.以下是idl的主界面:IDL程序的特點(diǎn):(a) 分隔符為”,”,而非空格; (b) 不分大小寫; (c)變量無需事先申明IDL的符號(需注意的)l$作為一行的第一個字符時，返回到操作系統(tǒng)下，如：$ dir作為一行的最后一個字符時，相當(dāng)于一行未寫完，換行。l；后面是注