实验九遥感图像的大气校正1

实验九遥感图像的大气校正1
实验九遥感图像的大气校正1

实验九遥感图像的大气校正(一)

目的:基于FLAASH模型的大气校正前处理

原理:The ENVI FLAASH Model

This section is a brief overview of the atmospheric correction method used by FLAASH. FLAASH starts from a standard equation for spectral radiance at a sensor pixel, L, that applies to the solar wavelength range (thermal emission is neglected) and flat, Lambertian materials or their equivalents. The equation is as follows:

(1) where:

r is the pixel surface reflectance

re is an average surface reflectance for the pixel and a surrounding region

S is the spherical albedo of the atmosphere

La is the radiance back scattered by the atmosphere

A and

B are coefficients that depend on atmospheric and geometric conditions but not on the surface.

Each of these variables depends on the spectral channel; the wavelength index has been omitted for simplicity. The first term in Equation (1) corresponds to radiance that is reflected from the surface and travels directly into the sensor, while the second term corresponds to radiance from the surface that is scattered by the atmosphere into the sensor. The distinction between r and re accounts for the adjacency effect (spatial mixing of radiance among nearby pixels) caused by atmospheric scattering. To ignore the adjacency effect correction, set re = r. However, this correction can result in significant reflectance errors at short wavelengths, especially under hazy conditions and when strong contrasts occur among the materials in the scene.

The values of A, B, S and La are determined from MODTRAN4 calculations that use the viewing and solar angles and the mean surface elevation of the measurement, and they assume a certain model atmosphere, aerosol type, and visible range. The values of A, B, S and La are strongly dependent on the water vapor column amount, which is generally not well known and may vary across the scene. To account for unknown and variable column water vapor, the MODTRAN4 calculations are looped over a series of different column amounts, then selected wavelength channels of the image are analyzed to retrieve an estimated amount for each pixel. Specifically, radiance averages are gathered for two sets of channels: an absorption set centered at a water band (typically 1130 nm) and a reference set of channels taken from just outside the band. A lookup table for retrieving the water vapor from these radiances is constructed.

Note

For images that do not contain bands in the appropriate wavelength positions to support water retrieval (for example, Landsat or SPOT), the column water vapor amount is determined by the user-selected atmospheric model (see Using Water Retrieval for details).

After the water retrieval is performed, Equation (1) is solved for the pixel surface reflectances in all of the sensor channels. The solution method involves computing a spatially averaged radiance

image Le, from which the spatially averaged reflectance re is estimated using the approximate equation:

(2) Spatial averaging is performed using a point-spread function

that describes the relative contributions to the pixel radiance from points on the ground at different distances from the direct line of sight. For accurate results, cloud-containing pixels must be removed prior to averaging. The cloudy pixels are found using a combination of brightness, band ratio, and water vapor tests, as described by Matthew et al. (2000).

The FLAASH model includes a method for retrieving an estimated aerosol/haze amount from selected dark land pixels in the scene. The method is based on observations by Kaufman et al. (1997) of a nearly fixed ratio between the reflectances for such pixels at 660 nm and 2100 nm. FLAASH retrieves the aerosol amount by iterating Equations (1) and (2) over a series of visible ranges, for example, 17 km to 200 km. For each visible range, it retrieves the scene-average 660 nm and 2100 nm reflectances for the dark pixels, and it interpolates the best estimate of the visible range by matching the ratio to the average ratio of ~0.45 that was observed by Kaufman et al. (1997). Using this visible range estimate, FLAASH performs a second and final MODTRAN4 calculation loop over water.

Input Data Requirements

The input image for FLAASH must be a radiometrically calibrated radiance image in band-interleaved-by-line (BIL) or band-interleaved-by-pixel (BIP) format. The data type may be floating-point, 4-byte signed integers, 2-byte signed integers, or 2-byte unsigned integers. FLAASH requires input data to be floating-point values in units of mW/cm2 * nm* sr. If the input radiance image is not already in floating-point format, you must also know the scale factor (or factors) used to convert radiance data into these units.

要求

(1)输入数据应该是辐射亮度

(2)辐射亮度的单位应该是[μW/(cm2*sr*nm)]

(3)数据的存储格式应该是BIL、BIP而不是我们经常使用的BSQ

操作步骤:

1、将遥感数据中的DN值转换为辐射亮度L(见实验七自动计算辐射亮度)

2、统一单位(提示:先找到比例因子,再用波段运算来计算)

ENVI’s TM/ETM+ calibration utility outputs data with radiance units of [W/(m2*sr*μm)]. However, FLAASH requires radiance in units of [μW/(cm2*sr*nm)]. These two units differ by a factor of 10, so an additional step is required to convert the units. This exercise uses Band Math to divide the radiance units by 10.

3、将数据转换为BIL或BIP格式(Basic tools-covert data)

遥感图像的几何校正(配准)

遥感图像的几何校正(配准) 1.实验目的与任务: (1)了解几何校正的原理; (2)学习使用ENVI软件进行几何校正; 2.实验设备与数据: 设备:遥感图像处理系统ENVI 数据:TM数据 3 几何校正的过程: 注意:几何校正一种是影像对影像,一种是影像对地图,下面介绍的是影像对影像的配 准或几何校正。 1.打开参考影像(base)和待校正影像:分别打开,即在display#1,display#2中打开;2.在主菜单上选择map->Registration->select GCPs:image to image 3.出现窗口Image to Image Registration,分别在两边选中DISPLAY 1(左),和DISPLAY 2(右)。BASE图像指参考图像而warp则指待校正影像。选择OK! 4.现在就可以加点了:将两边的影像十字线焦点对准到自己认为是同一地物的地方, 就可以选择ADD POINT添加点了。(PS:看不清出别忘记放大)如果要放弃该点选择 右下脚的delete last point,或者点show point弹出image to image gcp list窗口,从中选择 你要删除的点,也可以进行其他很多操作,自己慢慢研究,呵呵。选好4个点后就可以 预测:把十字叉放在参考影像某个地物,点选predict则待校正影像就会自动跳转到与参 考影像相对应的位置,而后再进行适当的调整并选点。 5.选点结束后,首先把点保存了:ground control points->file->save gcp as ASCII.. 当然你没有选完点也可以保存,下次就直接启用就可以:ground control points->file->restore gcps from ASCII... 6.接下来就是进行校正了:在ground control points.对话框中选择: options->warp file(as image to map) 在出现的imput warp image中选中你要校正的影像,点ok进入registration parameters 对话框: 首先点change proj按钮,选择坐标系 然后更改象素的大小,如果本身就是你所需要大小则不用改了 最后选择重采样方法(resampling),一般都是选择双线性的(bilinear),最后的最后选择保存路径就OK了

landsat遥感影像地表温度反演教程(大气校正法)

基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景,本教程以市2015年7月26日的=行列号为(128,049)影像(LC81280402016208LGN00)为例。 同时需提前查询影像的基本信息(详见下表) 注:基本信息在影像头文件中均可查询到,采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标

地表温度反演主要包括两部分,一是对热红外数据,二是多光谱数据进行辐射 定标。 (1)热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在File Selection对话框 中,选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal,单击Spectral Subset 选择Thermal Infrared1(10.9),打开Radiometric Calibration面板。 (2)多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral” 进行辐射定标。 Scale factor 不能改变,否则后续 计算会报错。保持默认1即可。

因为后续需要对多光谱数据进行大气校正,可直接单击Apply Flaash Settings,如下图。 注意与热红外数据辐射定标是的差 别,设置后Scale factor值为0.1。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction,双击此工具,打开辐射定标的数据,进行相关的参数设置进行大气校正。 注意:如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置,可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1,若已设置,则默认值为1即可。 1)Input Radiance Image:打开辐射定标结果数据; 2)设置输出反射率的路径,由于定标时候;

遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法

北京揽宇方圆信息技术有限公司 遥感卫星影像辐射校正和大气校正的方法 辐射校正是指对由于外界因素,数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正,消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。 利用传感器观测目标的反射或辐射能量时,所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差值叫做辐射误差。辐射误差造成了遥感图像的失真,影响遥感图像的判读和解译,因此,必须进行消除或减弱。需要指出的是,导致遥感图像辐射量失真的因素很多,除了由遥感器灵敏度特性引起的畸变之外,还有视场角、太阳角、地形起伏以及大气吸收、散射等的强烈影响。 遥感图像辐射校正主要包括三个方面:(1)传感器的灵敏度特性引起的辐射误差,如光学镜头的非均匀性引起的边缘减光现象、光电变换系统的灵敏度特性引起的辐射畸变等;(2)光照条件差异引起的辐射误差,如太阳高度角的不同引起的辐射畸变校正、地面倾斜、起伏引起的辐射畸变校正等;(3)大气散射和吸收引起的辐射误差改正。 辐射校正的目的主要包括:1、尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不可避免的噪声等引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异;2、尽可能恢复图像的本来面目,为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作奠定基础。 辐射校正分为辐射定标和大气校正两部分。 辐射定标是用户需要计算地物的光谱反射率或光谱辐射亮度时,或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时,都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度,这个过程就是辐射定标。

大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映,其中包含了由大气吸收,尤其是散射作用造成的辐射量误差。大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差,反演地物真实的表面反射率的过程。 辐射校正流程图 1.4.3.2影像辐射校正方法 辐射定标主要分为两种类型:统计型和物理型。统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系,优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据,例如经验线性定标法,内部平场域法等,另一方面,物理模型遵循遥感系统的物理规律,它们也可以建立因果关系。如果初始的模型不好,通过加入新的知识和信息就可以知道应该在哪部分改进模型。但是建立和学习这些物理模型的过程漫长而曲折。模型是对现实的抽象;所以一个逼真的模型可能非常复杂,包含大量的变量。例如6s模型,Mortran等。 用于大气辐射传输校正的模型主要有5S模型、6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ACORN模型、FLAASH模型和ATCOR模型。 1、ACORN模型 一种基于图像自身的大气校正软件,可以实现图像辐射值到表观地表反射率的转换,其工作波长范围是350-2500nm。在目前的大气校正程序一般都把地表假定为水平朗伯体,这主要是因为我们一般很难获取地表的充足信息以完成地形校正,因此大气校正的结果称为拉伸的地表反射率,又称表观反射率,在地形信息已知的情况下,可以将表观反射率转为地表反射率。

大气校正ENVI流程

在最初的遥感学习中,我总是分不清传感器定标、辐射定标、辐射校正、大气校正这几个概念的区别与联系。而且在不同的资料中,各个名词的解释又不一样。例如: 定标是将传感器所得的测量值变换为绝对亮度或变换为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程(赵英时等《遥感应用分析原理与方法》) 遥感器定标就是建立遥感器每个探测器输出值与该探测器对应的实际地物辐射亮度之间的定量关系;建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应的视场中辐射亮度值之间的定量关系(陈述彭)。辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程(梁顺林《定量遥感》,2009) 其实,简单来说,辐射定标就是将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率,目的是消除传感器本身产生的误差,有多种方法:实验室定标、星上定标、场地定标。公式1就是将初始的DN值转换为辐射亮度,其中Lb是值辐射亮度值,单位是:W/cm2.μm.sr(瓦特/平方厘米.微米.球面度),Gain和Bias是增益和偏移,单位和辐射亮度值相同,可以看出,辐射亮度和DN值是线性关系。公式二是将辐射亮度值转换为大气表观反射率,式中:Lλ为辐射亮度值,d为天文单位的日地距离,ESU Nλ为太阳表观辐射率均值,θs是以度为单位的太阳高度角。不过总的来说,这部分的工作基本上不需要用户自己做,相关的系数都包含在数据的头文件或者元数据中了。例如用Env i打开Modis数据,就是反射率(大气外层表观反射率),辐射亮度

以及发射率三个数据类型(见dsbin:传感器定标http://bbs.esri https://www.360docs.net/doc/c17847209.html,/ESRI/viewthread.php?tid=56191)。 大气校正就是将辐射亮度或者表观反射率转换为地表实际反射率,目的是消除大气散射、吸收、反射引起的误差。主要分为两种类型:统计型和物理型。 统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系,优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据,例如经验线性定标法,内部平场域法等,详细请参照玉妮小居新浪博客:辐射校正的统计模型https://www.360docs.net/doc/c17847209.html,/s/blog_5f4afe870100da1w. html。 另一方面,物理模型遵循遥感系统的物理规律,它们也可以建立因果关系。如果初始的模型不好,通过加入新的知识和信息就可以知道应该在哪部分改进模型。但是建立和学习这些物理模型的过程漫长而曲折。模型是对现实的抽象;所以一个逼真的模型可能非常复杂,包含大量的变量。例如6s模型,Mortran等。 而辐射校正指在光学遥感数据获取过程中,产生的一切与辐射有关的

基于6S模型TM遥感影像大气校正

毕业论文 题目:基于6S模型的TM遥感影像大气校正 研究--以张掖地区为例 学院:地理与环境科学学院 专业:地理信息系统 毕业年限:2011年 学生姓名:秦麟 学号:200775000126 指导教师:李净

基于6S模型的TM遥感影像大气校正研究--以张掖地区为例 秦麟 摘要:受大气吸收与散射的影响,电磁波在大气--目标物--遥感器途径传输过程中发生失真,造成目标地物反射辐射能量到达遥感器时被衰减。给计算地表反照率、反射率和地表温度等关键参数带来较大的误差。本文以张掖地区Landsat TM热红外波的遥感图像数据为例,通过利用6S大气辐射传输模型进行大气校正,并在窄波段反照率与宽波段反照率之间存在线性关系的前提下,反演该地区的地表反照率。 关键词:6S模型;大气校正;地表反照率 6S Model Based Atmospheric Correction of Remote Sensing Image in zhangye QIN Lin Abstract : Due to the distortions and noises caused by the presence of the atmosphere on the Sun-target-Sensor path, the space-based and airborne remote sensing information in the solar spectral range do not directly characterize the surface objects. It becomes serious impediments for the quantitative analysis and measurement of resources and environment. This paper discussed the atmospheric correction with 6S model (Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum), reversing surface albedos under the linear relationship between narrow band albedos and broadband albedos in the remote sensing image in zhangye city. Key words: 6S model; atmospheric correction; surface albedo.

landsat遥感影像地温度反演教程大气校正法

基于辐射传输方程的Landsat数据地表温度反演教程 一、数据准备 Landsa 8遥感影像数据一景,本教程以重庆市2015年7月26日的=行列号为(128,049)影像(LC81280402016208LGN00)为例。 同时需提前查询影像的基本信息(详见下表) 标识日期采集时间中心经度中心纬度LC81280402016208LGN00 2016/7/26 3:26:56 106.11288 30.30647 …………………………注:基本信息在影像头文件中均可查询到,采集时间为格林尼治时间。 二、地表温度反演的总体流程 三、具体步骤 1、辐射定标 地表温度反演主要包括两部分,一是对热红外数据,二是多光谱数据进行辐射定标。

(1)热红外数据辐射定标 选择Radiometric Correction/Radiometric Calibration。在File Selection对话框 中,选择数据LC81230322013132LGN02_MTL_Thermal,单击Spectral Subset 选择Thermal Infrared1(10.9),打开Radiometric Calibration面板。 Scale factor 不能改变,否则后续 计算会报错。保持默认1即可。 (2)多光谱数据辐射定标 选择要校正的多光谱数据“LC81230322013132LGN02_MTL_MultiSpectral” 进行辐射定标。 因为后续需要对多光谱数据进行大气校正,可直接单击Apply Flaash Settings, 如下图。

注意与热红外数据辐射定标是的差 别,设置后Scale factor值为0.1。 2、大气校正 本教程选择Flaash 校正法。FLAASH Atmospheric Correction,双击此工具,打开辐射定标的数据,进行相关的参数设置进行大气校正。 注意:如果在多光谱数据辐射定标时Scale factor值忘记设置,可在本步骤中打开辐射定标数时设置single scale faceor 值为0.1,若已设置,则默认值为1即可。 1)Input Radiance Image:打开辐射定标结果数据; 2)设置输出反射率的路径,由于定标时候; 3)设置输出FLAASH校正文件的路径,最优状态:路径所在磁盘空间足够大; 4)中心点经纬度Scene Center Location:自动获取;

envi遥感图像处理之大气纠正

大气校正说明文档 步骤一:辐射定标 本实验采用的是绝对辐射定标,直接建立遥感影像DN 值与接收到的能量的 之间的关系。 建立关系所采用的公式是:offset DN gain L += * 其中,λ λ λ λ λ λ min max min max min max DN DN L L e fullDNrang L L gain --= -= , λ min L offset = Lmax λ和Lmin λ通过参看遥感影像的头文件进行确定。fullDNrange 取的是 255。 具体操作如下: 1) 打开遥感影像文件及其头文件 2) 根据头文件信息计算gain 和offset 的值 3) 在envi 的Basic Tools 中打开 Band Math 像,将本步骤采用的公式 写入band math 中,计算出L 。

至此,就完成了遥感影像的辐射定标过程。 步骤二:未进行大气校正所得到的反射率 本步骤讲述如何从经过辐射定标的遥感影像直接生成地物的反射率的影像,制作该影像的目的是为了与后面经过大气校正后的影像进行对比。 本步骤所采用的公式是:))cos(*/(**2 θπρESUN d L = 其中,L 是由上步所算出来的,d 指的是实际的日地距离,单位是天文距离,ESUN 指的是太阳平均辐射强度,θ为太阳天顶角。 d 值可以由观测时间查阅相关资料获得。ESUN 值也可以由相关资料获取。 θ可以从头文件中获得。 具体操作如下: 1) 查阅相关资料,确定参数θ、d 、ESUN

2)在envi的Basic Tools中打开Band Math像,将本步骤采 用的公式写入band math中 3)确定变量b2为上步所算的L,并由此计算出未进行大气校正的反射率。 由此,我们就得到了未经大气校正的反射率。 步骤三:进行大气校正,得到地物反射率 由于大气的影响,会使得遥感影像的反射率发生较大的变化,为了得到地表

大气校正(ENVI)

大气校正(ENVI) 大气校正是定量遥感中重要的组成部分。本专题包括以下容: 大气校正概述 ENVI中的大气校正功能 1大气校正概述 大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响,广义上讲获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数;狭义上是获取地物真实反射率数据。用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响,消除大气分子和气溶胶散射的影响。大多数情况下,大气校正同时也是反演地物真实反射率的过程。

图1 大气层对成像的影响示意图 很多人会有疑问,什么情况下需要做大气校正,我们购买或者其他 途径获取的影像是否做过大气校正。 通俗来讲,如果我们需要定量反演或者获取地球信息、精确识别地物等,需要使用影像上真实反映对太的辐射情况,那么就需要做大气校正。我们购买的影像,说明文档中会注明是经过辐射校正的,其实这个辐射校

正指的是粗的辐射校正,只是做了系统大气校正,就跟系统几何校正的 意义是一样的。 目前,遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的 结果可以分为2种: 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。 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。 常见的绝对大气校正方法有: 基于辐射传输模型 MORTRAN模型 LOWTRAN模型 ATCOR模型 6S模型等 基于简化辐射传输模型的黑暗像元法 基于统计学模型的反射率反演; 相对大气校正常见的是: 基于统计的不变目标法 直方图匹配法等。 既然有怎么多的方法,那么又存在方法选择问题。这里有一个总结供 参考: 1、如果是精细定量研究,那么选择基于基于辐射传输模型的大

ERDAS 遥感影像校正

ERDAS 遥感影像校正 图像几何校正 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条:点击DataPrep图标,→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框(图2-1)。 ERDAS图标面板菜单条:Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框(图2-1)。 图2-1 Set Geo-Correction Input File对话框 在Set Geo-Correction Input File对话框(图1)中,需要确定校正图像,有两种选择情况: 其一:首先确定来自视窗(FromViewer),然后选择显示图像视窗。 其二:首先确定来自文件(From Image File),然后选择输入图像。 2、图像几何校正的计算模型(Geometric Correction Model) ERDAS提供的图像几何校正模型有7种,具体功能如下: 表2-1 几何校正计算模型与功能 模型功能 Affine 图像仿射变换(不做投影变换) Polynomial 多项式变换(同时作投影变换)(由于多项式法原理比较直观,使用上较为灵活且可以用于各种类型的图像,因而遥感图像几何纠正的空间变换一般采用多项式法。) Reproject 投影变换(转换调用多项式变换) Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换 Camera 航空影像正射校正 Landsat Lantsat卫星图像正射校正 Spot Spot卫星图像正射校正 3、图像校正的具体过程 数据源采用具有地理参考信息的SPOT全色影像作为标准影像,选到一定量的地面控制点,采用多项式拟合方法对卫星图像进行校正。 第一步:显示图像文件(Display Image Files) 首先,在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次,打开两个视窗(Viewer1/Viewer2),并将两个视窗平铺放置,操作过程如下: ERDAS图表面板菜单条:Session→Title Viewers 然后,在Viewer1中打开需要校正的Lantsat图像:tmAtlanta,img 在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像:panAtlanta,img 第二步:启动几何校正模块(Geometric Correction Tool) Viewer1菜单条:Raster→ Geometric Correction →打开Set Geometric Model对话框(2) →选择多项式几何校正模型:Polynomial→OK →同时打开Geo Correction Tools对话框(3)和Polynomial Model Properties对话框(4)。 在Polynomial Model Properties对话框中,定义多项式模型参数以及投影参数: →定义多项式次方(Polynomial Order):2(若此处定义的次方数为T,则需配准的点数为(T+1)*(T+2)/2,若为2,责应该配置6个点)

浅析遥感图像的几何校正原理及方法

浅析遥感图像的几何校正原理及方法 摘要:几何校正,就是清除遥感图像中的几何变形,是遥感影像应用的一项重要的前期处理工作。本文简单分析了几何校正的原理和基本方法,并以ERDAS软件为例,对青海海东地区遥感影像进行了几何校正,从而直观地表述了遥感图像几何校正的完整过程。结果表明,几何校正的精度受多方面因素影响,最主要的是控制点GCP的选取数量和选取位置。本次校正精度小于0.5个像元,符合要求。 关键词:遥感、ERDAS、几何校正、GCP 引言:遥感20世纪60年代发展起来的对地观测综合性技术。狭义遥感指从远距离、高空,以至外层空间的平台上,利用可见光、红外、微波等遥感器, 通过摄影、扫描等各种方式,接收来自地球表层各类地物的电磁波信息,并对这些信息进行加工处理,从而识别地面物质的性质和运动状态的综合技术。遥感已然成为地理数据获取的重要工具。但是遥感技术的成图规律决定了遥感图像不能直接被应用,因为遥感图像在成像时, 由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响, 使得遥感图像存在一定的几何变形[2] , 即图像上的像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的坐标之间存在差异, 其主要表现为位移、旋转、缩放、仿射、弯曲和更高阶的歪曲[3] 。而且随着当今遥感技术的飞速发展,人们对遥感数据的需求也多源化,它们可以是来自不同的波段, 不同的传感器, 不同的时间。这些多源数据在使用时, 必须具有较高的空间配准精度。这就需要对原始影像进行高精度的几何校正。因此, 几何校正是遥感影像应用的一项重要的前期处理工作。 ERDAS IMAGINE 是美国ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统,它以先进的图像处理技术友好灵活的用户界面和操作方式、面向广阔应用领域的产品模块、服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度RS/GIS 集成功能为遥感及相关应用领域的用户提供内容丰富且功能强大的图像处理工具,代表了遥感图像处理系统未来的发展趋势[5]。基于此软件强大的功能性和灵活的操作性,本文采用erdas软件对海东地区影像图进行几何纠正。 2 研究区概况与研究方法 海东地区位于青海省东北部,"海东"以位于青海湖东而得名。地处祁连山支脉大板山南麓和昆仑山系余脉日月山东坡,属于黄土高原向青藏高原过渡镶嵌地带,海拔在1650~2835米之间。境内山峦起伏,沟整纵横,气候属于高原气候,高寒、干旱、日照时间长,太阳辐射强,昼夜温差大。年平均气温6.9℃,年均降水量为323.6 毫米,总蒸发量为1644毫米。本文采用校正过的2004年的海东地区参考影像对2009年对应影像进行校正。 3 几何校正的原理与方法 遥感图像几何校正包括光学校正和数字纠正。本文主要介绍数字纠正。 数字纠正是通过计算机对图像每个像元逐个地解析纠正处理完成的,其包括两方面,一是像元坐标变换,二是像元灰度值重新计算(重采样)。 (三) 数字图像灰度值的重采样 校正前后图像的分辨率变化、像元点位置相对变化引起输出图像阵列中的同名点灰度值变化,如图3所示

遥感大气校正

实验四遥感图像的大气校正 实验目的:通过实习操作,掌握遥感图像大气校正的基本方法和步骤,掌握遥感图像波段计算及其应用。 实验内容: 环境小卫星的数据读取; 辐射定标、图像配准、大气校正; 植被反演、植被覆盖变化监测 1、实验相关知识及背景 ◆传感器定标就是将图像的数字量化值(DN)转化为辐射亮度值或者反射率或者表面 温度等物理量的处理过程;传感器定标可分为绝对定标和相对定标,绝对定标是获取图像上目标物的绝对辐射值等物理量。 ◆遥感图像的大气校正方法很多,这些校正方法按照校正后的结果可以分为2种: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。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。 ◆ENVI下FLAASH大气校正工具是基于MODTRAN4+辐射传输模型,FLAASH对图 像文件有以下几个要求: (1)数据是经过定标后的辐射亮度(辐射率)数据,单位是:(μW)/(cm2*nm*sr)。 (2)数据带有中心波长(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(Edit Header)。 (3)数据类型支持四种数据类型:浮点型(floating)、长整型(long integer )、整型(integer)和无符号整型(unsigned int)。数据存储类型:ENVI标准栅格格式文件,且是BIP或者BIL。 (4)波谱范围:400-2500nm ◆浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部。近年来频频发生在京津地区的沙 尘暴与该地区生态环境恶化相关。据统计,京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。通过对该区域植被覆盖度的定量反演,植被覆盖的变化检测,可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。 2、实验步骤 根据环境小卫星CCD数据特点及草原植被变化监测的要求,采用以下处理流程: 一、数据预处理: https://www.360docs.net/doc/c17847209.html,D数据读取; 2.辐射定标; 3.大气校正; 4.研究区裁剪; 二、反演模型建立 1.归一化植被指数; 2.植被覆盖度;

浅谈遥感图像的几何校正

浅谈遥感图像的几何校正 摘要 遥感是在不直接接触的情况下,对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。ERDAS IMAGINE是一款遥感图像处理系统软件。遥感图像的几何处理是遥感信息处理过程中的一个重要环节,必须先用ERDAS IMAGINE进行几何精纠正,只有消除了几何变形,才能进一步分析研究,进一步开展图像解译、专题分类等分析研究工作。 关键词:遥感,erdas imagine,几何纠正

1.前言 遥感是在不直接接触的情况下,对目标物或自然现象远距离感知的一门探测技术。具体地讲,是指在高空和外层空间的各种平台上,运用各种传感器获取反应地表特征的各种数据,通过传输,变换和处理,提取有用的信息,实现研究地物空间形状,位置,性质,变化及其与环境的相互关系的一门现代应用技术科学。遥感图像处理硬件系统也从光学处理设备全面转向数字处理系统,内外存容量的迅速扩大,处理速度急速增加,使处理海量遥感数据成为现实,网络的出现将使数据实时传输和实时处理成为现实。遥感图像处理软件系统更是不断翻新,从开始的人机对话操作方式发展到视窗方式,未来将向智能化方向发展。ERDAS IMAGINE是一款遥感图像处理系统软件。ERDAS IMAGINE是美国ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统。它以其先进的图像处理技术,友好、灵活的用户界面和操作方式,面向广阔应用领域的产品模块,服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的RS/GIS(遥感图像处理和地理信息系统)集成功能,为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图像处理工具,代表了遥感图像处理系统未来的发展趋势。 遥感图像作为空间数据,具有空间地理位置的概念,在应用遥感图像之前,必须将其投影到需要的地理坐标系中。因此,遥感图像的几何处理是遥感信息处理过程中的一个重要环节。 遥感图像在成像时,由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响,获得的遥感图像相对于地表目标存在一定的几何变形,使得图像上的几何图形与该物体在所选定的地图投影中的几何图形产生差异,造成形状或位置的失真,这主要表现为位移、旋转、缩放、仿射、弯曲和更高阶的歪曲,且其精度直接影响到后续处理工作的质量。要在这样的遥感图像上进行研究,必须先用ERDAS IMAGINE进行几何精纠正,只有消除了几何变形,才能进一步分析研究,进一步开展图像解译、专题分类等分析研究工作。 2.国内外发展状况 2.1国内发展状况

基于遥感图像大气校正的意义与发展

基于遥感图像大气校正的意义与发展 随着多光谱、多时相传感器的发展,定量遥感也获得了很好的发展契机。虽然对于影像分类、变化检测的情况不需要进行大气校正,但大气校正作为光学遥感信息定量化研究中必不可少的一步,已受到越来越多的重视。近年来,传统的大气校正方法也在不断改进,越来越多的大气校正模型将更多的大气参数纳入定量分析范围,以提高大气校正的精度和适用性。 标签:大气校正;定量遥感;模型 引言 随着近年来定量遥感的迅速发展,尤其是越来越多地将多传感器、多时相遥感数据利用于土地利用分析、土地覆盖变化监测、全球资源环境分析、气候变化监测等领域,遥感图像大气校正方法的研究越来越受到重视。大气是影响遥感定量分析与应用的重要因素,因此消除大气效应、卫星姿态角和太阳高度角等因素对结果的影响也成为了决定定量遥感分析精度的重要前提。尤其是近年来高光谱技术的发展,极大地提高了高光谱影像的分辨率。因此,对参数更为详细的描述方法及适用性更强的大气校正方法必不可少。 1 大气校正的意义 大气校正广泛应用于定量遥感中。为了实现反演模型的时空扩展,大气校正的精度直接决定了后续定量分析的精度。定量反演的目的是获取地球信息,精确识别地物,尤其是在生物特性方面具有广泛的应用,比如水体特性分析及生物指数分析。 定量遥感在海洋湖泊、水体污染程度、水体生物量组成等方面有着广泛的应用。在水体特征研究中,大气的衰弱作用使得卫星遥感信号不能正确表现自然水体的表观光学特性和内在光学特性,对水体样本层次的变化不敏感。尤其在蓝绿波段,大气对光谱数据的污染最为严重。此外,被动遥感信号从大气顶层出发,经两次大气散射和吸收及地面目标反射才被记录,所以大气条件对信号污染作用使传感器接收到的辐射信息存在较大误差,定量分析与处理过程中需剔除。比如环境卫星的CCD图像数据具有较高空间分辨率、时间分辨率和较宽的刈幅。在接受到的辐射信息中,有90%属于大气信号,而能反映水体生物光学信号的仅占5%~15%。 定量遥感在林业方面也有这广泛的应用,比如从植被中提取生物量、叶面积指数、叶绿素、树冠郁闭百分比等。在对植被指数进行分析时,太阳光照角度和观测视角以及大气、云的条件的变化都很大,因此得到的是大气上界的双向反射率信息(也称表现反射率)。此外,大气中水蒸气和气溶胶对辐射的散射和吸收有较大影響。因此,如何分离地气耦合效应,得到准确的地面反射率信息是卫星遥缚中基础但极为重要的工作。归一化植被指数NDVI及ARVI等可部分校正大

遥感专题讲座——定量遥感(三、大气校正)

大气校正 大气校正是定量遥感中重要的组成部分。本专题包括以下内容: ? ? ●大气校正概述 ? ? ●ENVI中的大气校正功能 1大气校正概述 大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响,广义上讲获得地物反射率、辐射率或者地表温度等真实物理模型参数;狭义上是获取地物真实反射率数据。用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等物质对地物反射的影响,消除大气分子和气溶胶散射的影响。大多数情况下,大气校正同时也是反演地物真实反射率的过程。

图1 大气层对成像的影响示意图 很多人会有疑问,什么情况下需要做大气校正,我们购买或者其他 途径获取的影像是否做过大气校正。 通俗来讲,如果我们需要定量反演或者获取地球信息、精确识别地物等,需要使用影像上真实反映对太阳光的辐射情况,那么就需要做大气校正。我们购买的影像,说明文档中会注明是经过辐射校正的,其实这个辐射校正指的是粗的辐射校正,只是做了系统大气校正,就跟系统几何校正 的意义是一样的。 目前,遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的 结果可以分为2种: ??●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。 ??●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。 常见的绝对大气校正方法有: ●基于辐射传输模型 ? ??MORTRAN模型 ? ??LOWTRAN模型 ? ??ATCOR模型 ? ??6S模型等 ●基于简化辐射传输模型的黑暗像元法

●基于统计学模型的反射率反演; 相对大气校正常见的是: ●基于统计的不变目标法 ●直方图匹配法等。 既然有怎么多的方法,那么又存在方法选择问题。这里有一个总结供 参考: 1、如果是精细定量研究,那么选择基于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。 2 ENVI大气校正功能 在ENVI中包含了很多大气校正模型,包括基于辐射传输模型的MORTRAN模型、黑暗像元法、基于统计学模型的反射率反演。基于统计的不变目标法可以利用ENVI一些功能实现。其中MORTRAN模型集成在ENVI大气校正扩展模块中。还有直方图匹配等。 2.1 简化黑暗像元法大气校正 黑暗像元法是一种古老、简单的经典大气校正方法。它的基本原理是在假设待校正的遥感图像上存在黑暗像元、地表朗伯面反射和大气性质均一,并忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提

遥感图像处理 大气校正 实验报告

Landsat 5 Thematic Mapper 辐射定标和大气校正 120102105龚鑫烨操作流程 辐射定标: 1、加载原始图像H1。 2、Basic Tools——Preprocessing——data-specific utilities——Landsat TM——landsat calibration 进入下一步参数选择:根据传感器类型选择Landsat 4,5 或者7。从遥感影像的头文件 中获取Data Acquisition 的时间,Sun elevation。如果你是用File?Open External File?Landsat?Fast 的方法打开header.dat 的话,sun elevation 就已经填好了。这里Calibration Type 注意选择为Radiance。输出文件,定标就完成了。

大气校正 1、Spectral——FLAASH/Basic Tools——Preprocessing——Calibration Utilities——FLAASH。 首先设定输入输出文件。FLAASH 模块要求输入辐亮度图像,输出反射率图像。 之前我们进行了辐射定标,得到辐亮度图像,在这里要把BSQ 格式的图像转换为BIL 或者BIP 格式的图像,然后再Input Radiance Image 中选择转换格式后的图像。(Basic Tools——Convert Data(BSQ,BIL,BIP))。这里注意,当输入图像后,程序会让你选择Scale Factor,即原始辐亮度单位与ENVI 默认辐亮度单位之间的比例。ENVI 默认的辐亮度单位是2/ W cm sr nm μ??,而之前我们做辐射定标时单位是2/ W m sr m μ??,二者之间转换的比例是10,因此在下图中选择Single scale factor,填写10.000。

遥感实验 ——辐射定标与大气校正

姓名:学号:日期: 1.实验名称 辐射定标与大气校正 2、实验目的 熟悉遥感软件,掌握ENVI中对图像辐射定标与大气校正的基本方法。 3、实验原理 1、辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值(DN灰度值)转换成绝对辐射亮度值(辐射率)的过程,或者转换成与地表(表观)反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程 2、大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响,获得地物反射率、辐射率、地表温度等真实物理模型参数,包括消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等对地物反射的影响;消除大气分子和气溶胶散射的影响。 4、数据来源(下载源、波段数、对应的波长、分辨率、投影、地区) Landsat5、TM图像、BAND_COMBINATION = "1234567"

5、实验过程 5、1辐射定标: 实方法一: File-Open External File-Landsat-GeoTIFF with Metadata Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat Calibration 5.1.1.1打开Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat TM,根据图像信息输入 5.1.1.2 打开校正图像,关联两幅图像,比较数据值

方法二: BandMath验结果与分析 5.1.2.1打开图像,选择BandMath按照辐射定标公式输入 5.1.2.2 选择待校正波段图像

5.1.2.3 关联两幅图像,对比两幅图像数据

遥感图像几何精校正实验报告

遥感图像几何精校正 实验名称:遥感图像的几何精校正。 实验目的:1.了解和熟悉envi软件的几何校正的原理 2.熟悉和掌握envi软件的几何校正的功能和使用方法; 3.对自己的图像先找到投影,再另存一幅图像,去掉投影,在其它软件中旋转一 角度,用原先的图像作为参考对旋转后的图像进行几何校正,使得其比较精确。实验原理:几何校正,主要方法是采用多项式法,机理是通过若干控制点,建立不同图像间的多项式控件变换和像元插值运算,实现遥感图像与实际地理图件间的配准,达 到消减以及消除遥感图像的几何畸变。 多项式几何校正激励实现的两大步: 1. 图像坐标的空间变换: 有几何畸变的遥感图像与没有几何畸变的遥感图像,其对应的像元的坐标是不一 样的,如下图1右边为无几何畸变的图像像元分布图,像元是均匀且不等距的分 布。为了在有几何畸变的图像上获取无几何畸变的像元坐标,需要进行两图像坐 标系统的空间装换。 图1:图像几何校正示意图 在数学方法上,对于不同二维笛卡儿坐标系统间的空间转换,通常采用的是二元 n次多项式,表达式如下: 其中x, y为变换前图像坐标, u, v为变换后图像坐标, aij , bij为多项式系数, n = 1, 2, 3, ?。 二元n次多项式将不同坐标系统下的对应点坐标联系起来, ( x, y )和( u, v )分别应 不同坐标系统中的像元坐标。这是一种多项式数字模拟坐标变换的方法,一旦有 了该多项式,就可以从一个坐标系统推算出另一个坐标系统中的对应点坐标。 如何获取和建立二元n次多项式,即二元n次多项式系数中a和b的求解,是几何 校正成败的关键。数学上有一套完善的计算方法,核心是通过已知若干存在于不 同图像上的同名点坐标,建立求解n次多项式系数的方程组,采用最小二乘法,得出 二元n次多项式系数。 不同的二元n次多项式,反映了几何畸变的遥感图像与无几何畸变的遥感图像间的 像元坐标的对应关系, 其中哪种多项式是最佳的空间变换模拟式,能达到图像间 坐标的完全配准,是需要考虑和分析的。 在二元n次多项式数字模拟中,从提高几何校正精度的角度考虑,需要兼顾的因素

实验九遥感图像的大气校正2

实验九遥感图像的大气校正(二) 目的:基于FLAASH模型的大气校正 原理:The ENVI FLAASH Model This section is a brief overview of the atmospheric correction method used by FLAASH. FLAASH starts from a standard equation for spectral radiance at a sensor pixel, L, that applies to the solar wavelength range (thermal emission is neglected) and flat, Lambertian materials or their equivalents. The equation is as follows: (1) where: r is the pixel surface reflectance re is an average surface reflectance for the pixel and a surrounding region S is the spherical albedo of the atmosphere La is the radiance back scattered by the atmosphere A and B are coefficients that depend on atmospheric and geometric conditions but not on the surface. Each of these variables depends on the spectral channel; the wavelength index has been omitted for simplicity. The first term in Equation (1) corresponds to radiance that is reflected from the surface and travels directly into the sensor, while the second term corresponds to radiance from the surface that is scattered by the atmosphere into the sensor. The distinction between r and re accounts for the adjacency effect (spatial mixing of radiance among nearby pixels) caused by atmospheric scattering. To ignore the adjacency effect correction, set re = r. However, this correction can result in significant reflectance errors at short wavelengths, especially under hazy conditions and when strong contrasts occur among the materials in the scene. The values of A, B, S and La are determined from MODTRAN4 calculations that use the viewing and solar angles and the mean surface elevation of the measurement, and they assume a certain model atmosphere, aerosol type, and visible range. The values of A, B, S and La are strongly dependent on the water vapor column amount, which is generally not well known and may vary across the scene. To account for unknown and variable column water vapor, the MODTRAN4 calculations are looped over a series of different column amounts, then selected wavelength channels of the image are analyzed to retrieve an estimated amount for each pixel. Specifically, radiance averages are gathered for two sets of channels: an absorption set centered at a water band (typically 1130 nm) and a reference set of channels taken from just outside the band. A lookup table for retrieving the water vapor from these radiances is constructed. Note For images that do not contain bands in the appropriate wavelength positions to support water retrieval (for example, Landsat or SPOT), the column water vapor amount is determined by the user-selected atmospheric model (see Using Water Retrieval for details). After the water retrieval is performed, Equation (1) is solved for the pixel surface reflectances in all of the sensor channels. The solution method involves computing a spatially averaged radiance

相关文档
最新文档