ENVI中基于FLAASH模型的大气校正
Flaash大气校正
上机实习容：Flaash大气校正学生王玲学号201420771院系城市与环境学院专业地图学与地理信息系统年级2014级教务处制Flaash大气校正实验报告一、实验目的通过本次实验能够更深一步理解大气校正的原理、方法。
并且熟练掌握Landsat8 OLI 数据的大气校正的流程。
二、实验容1、辐射定标目的：将传感器记录的电压或数字量化值（DN值）转换为绝对辐射亮度值（辐射率）。
原理：L=Gain*DN + Bias步骤：（1）首先，在Envi5.1中打开辐射定标工具，Toolbox/Radiometric Correction/ Radiometric Calibration，并在File Selection对话框中选择数据，如下所示：（2）辐射定标参数设置当选择好辐射定标的数据时，接下来需选择定标参数。
其中，①Calibration Type：辐射定标类型，因Flaash校正要求输入的数据为辐亮度值，因此辐射定标类型选择辐亮度。
当数据的每个波段包含Gain和Offest参数时，Envi会自动从元数据文件中获取这些参数，并按照辐射定标公式进行定标，本实验所使用的Landsat8 OLI 数据的元数据中包含这两个参数。
另外，Envi默认Gain和Offest参数定标单位为W/（m2*sr*μm），因此，计算得到的辐亮度值为W/（m2*sr*μm）。
②Output Interleave：输出数据存储顺序，因Flaash校正要求输入的数据存储类型为BIL或BIP，但因BIL的处理速度快，故在此选择BIL。
③Output Data Type：输出数据类型，辐射定标中可以选择的输出数据类型为三种，分别是：浮点型（Float）、双精度浮点型(Double)和无符号位16整型(Uint)。
本实验中使用的OLI6 原始数据为无符号16位整型，在进行Flaash校正时计算缩放因子是无单位型与浮点型数据之间的缩放关系，因此，该处选择浮点型（Float）。
ENVI-Flaash大气校正操作流程
Flash大气校正步骤
1. 打开数据中的MTL文件，可以使数据中的信息全部导入。
2. 辐射定标
此界面选择Radiance，然后点击保存文件“111”
3. 将保存后的文件“111”转换成BIL格式
以下窗口点击BIL，保存文件“222”
4 Flash模块大气校正
Flash校正界面：
其中选择“222”文件，弹出界面如下选择，参数如下填写：
然后选择校正后的保存文件：
下面默认：
下面如下选择：
以下模块，1、3默认，第2个选择该地区高程：
以下选择成像时间和卫星飞行时间，头文件或者下载数据界面可以查找到
以下第3个默认，第一个选择模型，模型选择参考文件“FLAASH大气校正纬度.jpg”
以下默认：
以下选择
界面如下：
选择
界面如下：参数如下：
最后点击APLY即可。
大气校正实验报告
一、实验背景遥感技术作为获取地球表面信息的重要手段，广泛应用于地质、农业、环境、城市规划等领域。
然而，由于大气对太阳辐射的吸收、散射和反射作用，遥感图像中的地物反射率信息受到一定程度的影响。
为了消除大气影响，提高遥感图像的精度和应用价值，大气校正技术应运而生。
本文将针对大气校正实验进行详细报告。
二、实验目的1. 理解大气校正的原理和方法；2. 掌握大气校正实验的操作流程；3. 评估大气校正对遥感图像质量的影响。
三、实验原理大气校正的目的是消除大气对遥感图像的影响，恢复地物真实反射率。
主要原理如下：1. 辐射传输模型：根据遥感成像过程中太阳辐射、大气和地物之间的相互作用，建立辐射传输模型，描述太阳辐射、大气和地物之间的能量传递过程。
2. 大气校正算法：通过分析遥感图像和同步观测的大气参数数据，建立大气校正模型，消除大气影响，恢复地物真实反射率。
3. 大气校正方法：主要包括单窗算法、双窗算法、大气校正模型等。
四、实验数据与工具1. 实验数据：选取Landsat 8卫星的OLI传感器获取的遥感图像作为实验数据。
2. 实验工具：ENVI软件，MODTRAN模型，FLAASH大气校正模型。
五、实验步骤1. 辐射定标：将原始遥感图像进行辐射定标，使其具有物理意义。
2. 大气校正：利用FLAASH大气校正模型对辐射定标后的遥感图像进行大气校正。
3. 结果分析：对比校正前后的遥感图像，分析大气校正对图像质量的影响。
六、实验结果与分析1. 辐射定标对原始遥感图像进行辐射定标，得到具有物理意义的图像数据。
2. 大气校正利用FLAASH大气校正模型对辐射定标后的遥感图像进行大气校正，得到校正后的遥感图像。
3. 结果分析（1）目视效果对比通过目视对比校正前后的遥感图像，可以看出大气校正后的图像清晰度更高，地物信息更丰富。
（2）定量分析通过统计分析校正前后遥感图像的地物反射率，可以发现大气校正后的遥感图像地物反射率更加接近真实值。
环境小卫星高光谱数据FLAASH精确大气校正方法
环境小卫星高多光谱数据FLAASH精确大气校正方法高光谱遥感数据的特点是光谱分辨率高、波段连续性强，能够获得地物在一定范围内连续的、精细的光谱曲线，具有非常好的应用前景。
第一个星载民用成像光谱仪是高光谱成像仪Hyperion，其平均光谱分辨率为10 nm，空间分辨率达到30米。
2008年9 月6日我国HJ-1顺利升空，其中A星搭载了我国自主研制的空间调制型干涉高光谱成像仪（HSI）。
HSI 对地成像幅宽为50 km, 星下点像元地面分辨率为100 m，115个波段，工作谱段：459~ 956nm。
具有30度侧视能力和星上定标功能。
ENVI扩展工具一、HDF5读取补丁从HIS数据中获取元数据信息。
下载地址：/ESRI/viewthread.php?tid=37118&extra=page%3 D1。
二、HJ-1数据预处理补丁为HIS数据添加中心波长信息和波段宽度（FWHM）.下载地址：/ESRI/thread-75575-1-1.html拷贝sav 文件到 ENVI安装目录的save_add 目录下。
步骤：(1)选择ENVI->File->Open External File->HJ-1->HJ-1A /1B Tools工具。
图1(2)选择HIS，单击Input Files选择HIS文件（.xml）(3)选择输出路径，单击Apply执行。
(4)在ENVI主模块中，选择Basic Tools->Convert Data(BSQ,BIL,BIP)，将刚才生成的文件转成BIP储存顺序的文件。
按照FLAASH工具的要求，已经将HSI数据转成BIP储存顺序、带有中心波长信息、波段宽度信息的ENVI格式文件。
说明：如果不用HJ-1数据预处理补丁，可以在波段列表中手动输入中心波长和波段宽度信息。
FLAASH参数设定HSI数据已经经过了定标，单位是100W/(m2*um*sr )，启动FLAASH工具，在输入辐射率数据时候，缩放系数填写：1000（即缩小1000倍），（符合FLAASH对辐射亮度单位的要求（μW）/（cm2*nm*sr））。
flaash大气校正
flaash大气校正Flaash大气校正（IRSP6-08.3.24）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，获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数，用来消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧对地物反射的影响，消除大气分子和气溶胶散射的影响。
FLAASH可以处理任何高光谱数据、卫星数据和航空数据(860nm/1135nm)，这些数据是由HyMAP、AVIRIS、CASI、HYDICE、HYPERION(EO-1)AISA、HARP、DAIS、Probe-1、TRWIS-3、SINDRI、MIVIS、OrbView-4、NEMO 等传感器获得的。
FLAASH还可以校正垂直成像数据和侧视成像数据。
Flaash大气校正使用了MODTRAN 4+辐射传输模型的代码，基于像素级的校正，校正由于漫反射引起的连带效应，包含卷云和不透明云层的分类图，可调整由于人为抑止而导致的波谱平滑。
FLAASH可对Landsat, SPOT, AVHRR, ASTER, MODIS, MERIS, AATSR, IRS等多光谱、高光谱数据、航空影像及自定义格式的高光谱影像进行快速大气校正分析。
能有效消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物较为准确的反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。
校正过程点击envi——Basic Tools －Preprocessing － Calibration Utilities －FLAASHSpectral －FLAASH.或者点击envi-spectral- FLAASH1、输入数据必须是辐射校正后的数据，对辐射校正数据转成BIL或BIP格式（Basic Tools ——Convert Data）；2、对输入数据进行头文件编辑，主要是对波长wavelenth（即每一波段的波长中心值）和波长宽度fwhm（每一波段的波长范围）的编辑。
不是高光谱数据可以不对fwhm进行编辑。
FLAASH大气校正流程
本文汇总了ENVI FLAASH大气校正模块中常见的错误，并给出解决方法，分为两部分：运行错误和结果错误。
前面是错误提示及说明，后面是错误解释及解决方法。
FLAASH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-1135nm。
如果要执行水汽反演，光谱分辨率<=15nm，且至少包含以下波段范围中的一个：∙∙●1050-1210 nm∙∙●770-870 nm∙∙●870-1020 nm2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。
3、数据类型：浮点型（Floating Point）、32位无符号整型（Long Integer）、16位无符号和有符号整型（Integer、Unsigned Int)，但是最终会在导入数据时通过Scale Factor转成浮点型的辐射亮度（μW）/（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（Edit Header）。
一．高级设置里的选项：1．Aerosol Scale Height大气溶胶高度，用来计算邻近效应的范围，1-2km2．CO2 Mixing Ratio (ppm) 2001年前是370ppm。
2001年以后是390ppm。
3．Use Square Slit Function（是否使用平方函数进行邻近像元亮度的均匀）一般选择no 4．Use Adjacency Correction（进行邻近效应校正）5．Reuse MODTRAN Calculations使用以前的MODTRAN模型计算结果6．Modtran Resolution设置MODTRAN模型的光谱分辨率（推荐值5 cm-1) 分辨率高速度慢精度高，分辨率低，速度快，但是精度差。
FLAASH模块的大气校正
FLAASH模块的大气校正1.1 FLAASH模块简介FLAASH是由世界一流的光学成像研究所－波谱科学研究所（Spectral Sciences）在美国空气动力实验室支持下开发的大气校正模块。
波谱科学研究所在1989年大气辐射传输模型开发初期就广泛从事MODTRAN的研究工作，已成为大气辐射传输模型开发过程中不可缺少的一员。
FLAASH适用于高光谱遥感数据（如HyMap，AVIRIS，HYIDCE，HYPERION，Probe-1，CASI 和AISA）和多光谱遥感数据（如陆地资源卫星，SPOT，IRS和ASTER）的大气校正。
当遥感数据中包含合适的波段时，用FLAASH还可以反演水气、气溶胶等参数。
ENVI中大气校正模型FLAASH，是高光谱辐射能量影像反射率反演的首选大气校正模型。
FLAASH能够精确补偿大气影响，其适用的波长范围包括可见光至近红外及短波红外，最大波长范围为3μm。
其他的大气校正模型是计算方法基于查找表（Look-up Table）、利用插值方法计算，而FLAASH是直接移植了modtran4中的辐射传输计算方法。
用户可以选取代表研究区的大气模型和气溶胶类型，并且对每景影像，Modtran都有独特的解决方案。
1.2 ASTER数据预处理ASTER L1B数据是记录是DN（Digital Number）值，而基于FLAASH大气校正过程中，需要的是辐射能量值。
因此，需要对ASTER L1B数据辐射定标，即把无量纲的DN值转换成有量纲的分辐辐射亮度值的过程（式1），Radiance=gain*DN+offset （式1）其中，gain是增益,offset是偏差。
经辐射定标后，得到天顶辐射能量值，其量纲为W/(m2.sr.um)。
ASTER数据多以HDF格式储存，利用ENVI软件中Baisc Tools->Preprocessing->Data-Specific Utilities->View HDF Global Attribute功能，读取相应ASTER HDF文件中的增益、偏差、成像时间和中心点坐标信息。
大气校正常见错误处理方法及校正后检查
本文汇总了ENVI FLAASH大气校正模块中常见的错误，并给出解决方法，分为两部分：运行错误和结果错误。
前面是错误提示及说明，后面是错误解释及解决方法。
FLAASH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-1135nm。
如果要执行水汽反演，光谱分辨率<=15nm，且至少包含以下波段范围中的一个：∙∙●1050-1210 nm∙∙●770-870 nm∙∙●870-1020 nm2、像元值类型：经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。
3、数据类型：浮点型（Floating Point）、32位无符号整型（Long Integer）、16位无符号和有符号整型（Integer、Unsigned Int)，但是最终会在导入数据时通过Scale Factor转成浮点型的辐射亮度（μW）/（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（Edit Header）。
运行错误1.Unable to write to this file.File or directory is invalid or unavailable。
没有设置输出反射率文件名。
解决方法是单击Output Reflectance File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。
2.ACC Error：convert7IDL Error：End of input record encountered on file unit: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：Ground Elevation（Km）。
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利用envi中的Flaash模块对影像进行校正，相关 参数在头文件中查找，平均海拔高程通过envi 自带的dem中统计获得。
Flaash校正
单击Multispectral Setting按钮，在Filter Function File 导入光谱响应曲线
单击Advanced Settings，在高级设置中，Tile Size 默认的是Cash size 的大小，手动改为 50-100Mb（根据内存大小设定），单击OK
比较校正前后的图像,1为校正前，2为校正后
辐射定标
1、 在envi软件中通过 band math进行计算 定标公式：L=DN/a + L0，式中L为辐亮度， a绝对定标系数增益， L0为偏移量，转换后辐 亮度单位为 W⋅m−2⋅sr−1⋅μm−1
辐射定标
2、将定标后的四个波段合并，并转换为 BIL格式，在头文件中输入每个波段中心 波长 b1(489)b2(568nm)b3(664nm)b4(829nm )，中心波长选择Window>Start New Plot Window，ENVI Plot Window窗口中，选择 File->Input Data>ASCII，生成四条曲 线 2、选择File- >Save Plot As->Spectral Library，将波谱曲线保存为波谱库文件。
基于FLAASH模型的 大气校正
大气校正的目的
大气影响降低了图像的反差比，使 图像可读性降低 ，增加了解译的困难。 为了消除大气的影响，需要对图像进 行大气校正。 本实验是基于flassh模型对HJIACCD1影像进行校正。
基本步骤
• 1、辐射定标 • 2、制作波谱曲线 • 3、FLASSH校正