水色遙感應用

1、海洋遙感應用技術實驗指導書測繪工程學院海洋技術系2008-2實驗2海洋水色遙感（應用篇）應用MODIS監(jiān)測太湖水體葉綠素a濃度的研究實驗數(shù)據(jù)：2003年10月28日Aqua L1B 250m和500m數(shù)據(jù)（需要下載）太湖矢量數(shù)據(jù)目的和要求1 .經(jīng)過前面的練習，大家應該對MODIS數(shù)據(jù)處理有了一定的認識，對海洋水色 也有了一定的了解。通過本實驗的聯(lián)系，能夠培養(yǎng)學生應用遙感技術解決實際問題的 能力。2、本實驗的基于應用MODIS監(jiān)測太湖水體葉綠素a濃度的研究一文設計 的，需要更加詳盡的信息請閱讀該文獻。內(nèi)容1、下載所需要的MODIS數(shù)據(jù)2、采用矢量切圖3、提取葉綠素濃度數(shù)據(jù)準備：下載MODIS數(shù)據(jù)

2、。我們知道在Terra和Aqua衛(wèi)星上都搭載有MODIS傳感器，在 這里我們采用Aqua/MODIS數(shù)據(jù)。采用2003年10月28日Aqua L1B數(shù)據(jù)，在大家自己在NASA網(wǎng)上下載，請同學 們將250m和500m的數(shù)據(jù)都下載下來。我們從文件的名字就可以看出來，和 Terra/MODIS是不同的，一個是以MOD開頭，另一個以MYD開頭。1、輻射定標這一步是很多人在使用ENVI處理MODIS數(shù)據(jù)是最容易出現(xiàn)問題的地方。通常大 部分文獻都會類似這樣寫：輻射定標的目的是得到像元反射率，計算公式為:=Scales*(DN Offsets) 其中Scales為反射率縮放系數(shù)DN為1嗷據(jù)存儲值,Offse

3、ts為反射率縮放截 距，R為所求反射率值。如果不用ENVI直接打開HDF格式的方法打開MODIS L1B數(shù)據(jù)的話，通常默認是對打 開的數(shù)據(jù)進行了輻射校正，所以不需要再做這一步。大家可以通過以下步驟進行比較：主菜單：FilePreferences，進入 System Preferences 對話框，選擇 Miscellaneous 選項，將 Auto-Correct ASTER/MODIS 改成 No。再用 FileOpen Image Files方法打開，看看是否和過去的是一樣的。如何比較是不是二者是否相同呢，我們可以通過在Image或者Scroll、Zoom窗口 點擊右鍵，Cursor Lo

4、cation/Value，會彈出一個窗口，看其中的Data項是整數(shù)還是浮 點數(shù)。如果為整數(shù)，則說明沒有進行輻射，反之如果為浮點型，則說明已經(jīng)經(jīng)過了輻 射定標。之所以出現(xiàn)這種情況，是因為為了節(jié)省存儲數(shù)據(jù)的空間，將數(shù)據(jù)存成了整型，需 要用2個字節(jié)。而如果存成浮點型需要4個字節(jié)，如果是雙精度的話，需要8個字 節(jié)，會占用很大的空間。大家可以注意一下原始的HDF文件，通常是170M左右，而 進行了輻射定標和幾何校正以后的文件，通常有600M以上。2、幾何校正和bow-tie 校正為了下面便于做大氣校正，請大家對整幅影像進行幾何校正和bow-tie校正。由 于我們在前面的實驗中已經(jīng)學會了如何使用MODIS

5、 Georeference功能，所以在這里 不再詳細說明。不過要補充一點的是：幾何校正和bow-tie校正其實是兩個步驟，但是在ENVI軟 件放在同一個步驟中，即使如此，還是在設置的過程中可以選擇是否進行bow-tie校 正。請大家注意：我們下載了兩個數(shù)據(jù)，都要分別做bow-tie校正。3、大氣校正為了削弱大氣影響，本實驗采用基于圖像的直方圖最小值去除法對MODIS影像進 行大氣糾正，其基本思想是：假設大氣程輻射所導致的反射率增值在一幅圖像的有 限面積內(nèi)是一個常數(shù)。其值的大小只與波段有關，并且近似認為每一波段的反射率最 小值rmin就是靠。這樣，將圖像中每個像元的反射率值都減去本波段的伽，就可

6、以粗略 去除大氣影響。在ENVI中如何得到最小輻射率值呢？在Image或者Scroll、Zoom窗口點擊右鍵- Quick Stats，會出現(xiàn)Statistics ResultsBn,要看整個列表，而不是僅僅看min項。注 意看DN和Npts，有時候會發(fā)現(xiàn)反射率(DN )盡然會出現(xiàn)負值，Npts是0。請大家認真 思考應該如何選擇最小值。4、切通過太湖的矢量文件獲得太湖的研究區(qū)域打開矢量文件有兩種方法：方法一主菜單：File-Open Vector File方法二 主菜單：Vector-Open Vector File請注意：我們所給的太湖邊界矢量文件是shp格式的，在打開文件窗口需要修改 文件

7、類型成 Shapefile (*.shp)，進入 Import Vector Files Parameters 窗口以后，可以 按照默認選項進行操作，點擊OK進入下一步。請大家好好看看這個對話框中的選 項。進入Available Vector List對話框，選擇輸入的圖層，點擊Load Selected，可以顯 示該矢量。在 Vector Window 的窗口，點擊 File-Export Active Layer to ROIs，進入 Select Data File to Association with new ROIs窗口，選擇要切圖的文件。我們在前面的實驗 中已經(jīng)做過了，在這里不再

8、詳細介紹。5、建立模型根據(jù)相關分析結(jié)果，選取250m數(shù)據(jù)的比值組合r2/r作為因子構建基于MODIS的葉綠素a濃度遙感監(jiān)測模型。通過一元線性回歸分析，建立模型如下： Cchl_a=79.386(r2/r1)-16.092(公式 1)其中Cchl-a為葉綠素a濃度值；* r2為MODIS 250m分辨率波段1、2的反射率。由于500m和1000m數(shù)據(jù)沒有與葉綠素a濃度高度相關的因子。因此對這兩組數(shù)據(jù)進行多元回歸建模嘗試。對500m數(shù)據(jù)1 7波段與葉綠素a濃度采用Backward法進行多元回歸分析，建立的模型如下:C =-46824.4r 一6954.2r +44719.6r +11582.7r-10.5 （公式2） chl-a1247其中 r r r r為MODIS 5