flaash大气校正操作流程
flaash大气校正
基于像素级的校正，校正由于漫反射引起的连带效应。
1、原理
基于太阳波谱范围内(不包括热辐射)和平面朗伯体(或近似平 面朗伯体)，在传感器处接收的像元光谱辐射亮度公式为：
其中，பைடு நூலகம்
在大气校正参数获取后, 根据该方程逐个波段像元计算地表平均反射率。
2、优点
支持传感器的种类多； 算法精度高；
通过图像像素光谱上的特征来估计大气的属性，
多光谱设置（Multispectral Settings）
校正前
校正后
采用典型地物的光谱曲线特征来检验，如植被、水体。
气溶胶反演（Aerosol Retrieval）
None:选择此项时，初始能见度（Initial Visibility）值将用于气溶胶 反演模型；
2-Band（K-T）:当没有找到合适的黑暗像元时，初始能见度值将用
于气溶胶反演模型；
2-Band Over Water：用于海面上的图像。
尺度转换因子：为了将输入的辐亮度数据变为浮点型，当各波段的辐亮
度单位不一样时，选择第一项；否则选择第二项。
Ground Elevation：影像区域平均海拔，从相应区域的DEM 获取平均值；
大气模型(Atmospheric Model)
气溶胶模型（Aerosol Model）
初始能见度（Initial Visibility Value） 根据天气条件估计。
组员：王玲 王芹 李文苹
模型介绍（原理、优点、条件） 校正过程（步骤、参数说明） 结果评价
1、原理
全称：Fast Line-of-sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes
FLAASH大气校正和黑暗像元法
FLAASH大气校正和黑暗像元法操作指导FLAASH大气校正大气是介于卫星传感器与地球表层之间的一层由多种气体及气溶胶组成的介质层。
在太阳辐射到达地表再到达卫星传感器的过程中，两次经过大气，故大气对太阳辐射的作用影响比较大。
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，广义上讲是获得地物反射率、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。
大气校正可以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，也可以消除大气分子和气溶胶散射的影响。
大多数情况下，大气校正也是反演地物真实反射率的过程。
目前应用广泛的大气辐射传输模型有30多种，常用的辐射传输模型主要有6S、MODTRAN和ATCOR等，各种模型的基本原理都是基本相同，其中MODTRAN模型的精度最高。
MODTRAN模型还可以计算热红外波段。
实验数据实习所用到的数据为TM影像和ETM+影像，其FLAASH大气校正的方法和操作步骤一致，这里以TM影像为例介绍。
对于各个影像所需要的具体参数，将在需要用到的时候说明。
本文采用的实验测试数据为，具体的数据内容列表见下图1：1991年1999年2010年图1该数据包含了7个波段，其中的B6为热红外波段，不在本次Flaash校正范围内，其他剩余波段为可见光波段，需要进行大气校正。
操作步骤1、打开tm原始影像数据ENVI > file > open image file > ‘LT51230321991168BJC00_MTLold.txt’ > 打开文件，如下：可见光波段为选择波段图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 > basic tools > convert data (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 > basic tools > preprocessing > calibration utilities > FLAASH，弹出对话框：的BIL或BIP格式数据，然后会弹出下面对话框（图6），按照下图进行设置。
FLAASH大气校正软件使用说明
FLAASH 大气校正软件使用须知胡顺石 hufrank@（中国科学院遥感应用研究所）1 输入数据要求1．波段范围：卫星图像400—2500nm ，航空图像860—1135nm ；2．数据类型：必须是浮点型、4位有符号整型、2位无符号整型；3．影像存储格式：输入影像必须是BIL 或BIP 格式；4．影像单位：输入影像的单位必须是2/()W cm nm sr μ⋅⋅，如果单位不一致，先转换成所需要的单位。
可以指定为每个波段指定一个缩放因子，这需要一个文本文件，文本文件中包含每个波段对应的缩放因子；也可以为整幅影像的所有波段指定相同的缩放因子，5．水汽获取：如果要获取图像水汽含量，传感器具有1050~1210nm ，770~870nm 或者870~1020nm 范围内的通道，并且这些通道必须具有至少15nm 的光谱分辨率；6．气溶胶获取：如果要获取图像气溶胶含量，传感器必须具有660nm 和2100nm 附近的通道，这些通道主要是用于获取“黑暗像元”，条件为0.662.1 2.1(0.1)&&(0.45)ρρρ≤≈，如果输入图像中还具有800nm 和420nm 附近的通道，可以用于消除阴影和水体，条件为0.880.42 1.0ρρ≤； 7．输入波长信息：对于FLAASH 暂时没有的传感器类型：如果是高光谱数据，需要波长、FWHM 信息，这些信息可以在头文件中，也可以建立一个ASCII 文件进行存储；如果是多光谱数据，由要输入光谱响应函数，这需要在“Multispectral Settings ”中进行设置。
2 多光谱设置1．对于大部分多光谱数据而言，由于其不具备水汽反演通道，并且光谱分辨率没有达到15nm ，水汽反演功能是不能设置的；2．气溶胶反演，如下图所示。
这些参数用于确定黑暗像元，用于气溶胶反演；KT Upper Channel：建议选择2100nm附近的通道；KT Lower Channel：建议选择660nm附近的通道；Maximum Upper Channel Reflectance：建议设置为0.1 ，即：2.10.1ρ≤；Reflectance Ratio：为反射率比值，建议设置为0.45，即：0.662.10.45ρρ≈；Cirrus Channel (optional)：确定云的通道，建议设置为1367—1383nm左右的通道；图1 多光谱设置水汽、气溶胶和云反演通道设置如下图所示：图2 通道设置波长范围3高光谱设置1．Automatic Selection：根据输入高光谱数据的光谱特征信息，自动选择水汽、气溶胶和云反演通道；2．File：选择某一高光谱通道定义文件，然后根据文件中指定的反演通道进行反演。
高光谱数据FLAASH大气校正
第13章高光谱数据FLAASH大气校正本节以AVIRIS高光谱数据为数据源，介绍高光谱数据的FLAASH大气校正过程。
13.1 浏览高光谱数据此AVIRIS高光谱数据为经过传感器定标的辐射亮度数据。
（1）在ENVI主菜单中，选择File→Open Image File，打开JasperRidge98av.img文件。
（2）在波段列表中，选择JasperRidge98av.img，单击右键选择Load True Color，在Display 窗口中显示真彩色合成图像。
（3）在主图像窗口中单击右键，快捷菜单中选择Pixel Locator。
设置Sample:366，Line:179。
此像元为硬质水泥地，吸收特征主要受大气的影响，单击Apply按钮。
（4）在主图像窗口中单击右键，快捷菜单中选择Z Profile，打开Spectral Profile窗口，绘制像素（366,179）的波谱剖面。
（5）在Spectral Profile窗口中，可以看到在760nm，940nm和1135nm处，水汽具有吸收特征，1400nm和1900nm附近基本没有反射能量，二氧化碳在2000nm附近有两个吸收特征。
13.2 AVIRIS数据大气校正（1）在ENVI主菜单中，选择Spectral→FLAASH，打开FLAASH Atmospheric Correction Model Input Parameters对话框。
（2）单击Input Radiance Image按钮，选择JasperRidge98av.img文件。
在Radiance Scale Factors对话框中，选择Read array of scale factors from ASCII file，单击OK按钮。
（3）选择AVIRIS_1998_scale.txt文件，按照默认设置，单击OK按钮。
（4）单击Output Reflectance File按钮，选择输出路径及文件名JasperRidge98av.img。
flash大气校正
flash大气校正遥感数字图像处理（FLAASH 大气校正实践）实习报告学院：应用气象一，实验内容FLAASH 的特点是：1) 支持多种传感器，包括多光谱和高光谱。
可以通过自定义波谱响应函数支持更多的传感器。
2) FLAASH 采用MODTRAN+辐射传输模型，算法精度高。
3) 通过图像像素光谱上的特征来估计大气的属性，不依赖遥感成像时同步测量的大气参数数据。
4) 可以有效去除水蒸气、气溶胶散射效应，同时基于像素级的校正，校正目标像元和邻近像元交叉辐射的“邻近效应”。
5) 对由于人为抑制而导致波谱噪声进行光谱平滑处理。
可以得到真实地表反射率、整幅图像内的能见度、卷云与薄云的分类图像、水汽含量数据。
二，实验步骤及结果FLAASH 的处理步骤：1) 从图像中获取大气参数，包括能见度（气溶胶光学厚度）、气溶胶类型和大气水汽含量。
气溶胶反演算法沿用了暗目标法，水汽含量的反演是基于水汽吸收的光谱特征，采用了波段比值法，并逐像元进行。
2) 大气参数获取之后，通过求解大气辐射传输方程来获取反射率数据。
3) 利用图像中光谱平滑的像元对整幅图像进行光谱平滑运算。
FLAASH 操作：1）启动程序：ENVI―Basic Tools―Preprocessing―CalibrationUtilities―FLAASH。
图1 中FLAASH 程序界面分为三个部分。
上部分为设置文件输入与输出信息；中间部分为传感器与影像目标信息；下部分为大气参数（大气模式和气溶胶类型等）的设置。
图1 FLAASH 程序界面2）以一景要进行大气效应校正的LANDSAT ETM+为例进行FLAASH大气校正。
首先打开原始影像数据。
图2使用ENVI--File--Open External File--Landsat--GeoTIFF with Metadata命令打开的一景2021年Landsat ETM+影像。
图2 Landsat ETM 数据导入3）对影像进行定标，单位转换和文件储存格式转换。
flaash大气校正操作流程
利用 spectral builder 导入该文件，如下：
FWHM 没有，不用写。 确定后，再次 impor txt 文件，如下：
然后，File 菜单保存为光谱库文件，如下：
此时，可查看光谱响应函数，如下：
2.点击 Mulitispectral Settings 导入刚才的光谱响应函数库，如下：
利用 Solar Angles 可以计算太阳天顶角和太阳方位角，如下：
利用 Meterorological Range 可以根据 550nm 的 AOD 换算出能见度， aerosol thickness 一般是 2km 左右，Modtran 计算如下：
9）最后的界面为：
二．Multispectral Settings 界面 1.利用 ENVI 的 SpectralSpectral libraries 制作各个通道的光谱响应函数光谱库文件。波长 及响应函数拷贝入 txt，部分截图如下：
j
* fi 1 in Nhomakorabeai
f
i 1
n
n
i
Fwhm 计算公式为：
Fwhm j
输入的界面为：
f
i 1
i
2
。
之后选择单一的 scale，scale 设为 10，如下：
1). 2). 3). 4). 5). 6). 7). 8).
Output reflectance file 是输入需要保存反反射率文件的路径。 Out directory for flash file 输入的是保存中间结果的文件夹。 Flight time 是影像成像时间。 Scence center location 可以影像头文件中找到。 Atmospheric Model 可以根据具体地区的温度以及空气湿度找到对应的类型。 Water retrieval 需要有适合水汽反演的波段才行。 Aerosol retrieval 需要？？。 Initial visibility (km) 可以有所测的 AOD 通过软件 modo 进行换算。 大气校正的结果的好 坏可通过调整这个参数，我们所测的 AOD 可以乘以 0.85~0.95 的系数。软件在 E:\大气 校正\flaash 大气校正\modo_install\modo_v3\bin 里面。运行如下：
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。
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利用 spectral builder 导入该文件，如下：
FWHM 没有，不用写。 确定后，再次 impor txt 文件，如下：
然后，File 菜单保存为光谱库文件，如下：
此时，可查看光谱响应函数，如下：
2.点击 Mulitispectral Settings 导入刚才的光谱响应函数库，如下：
Flaash 大气校正流程（以 HJ 卫星为例）--于之锋 一．主界面 打开 flaash 主界面， .Input radiance image 必须是辐亮度， 不能是反射率， 需要是 envi standard 格式，并且是 BIL 或者是 BIP，不能是 BSQ 格式。之后还要求输入对应传感器各个波段的 中心波长和半峰全宽 fwhm（Full Wave at Half Maximum”） 。第 j 个波段的中心波长设为 j ， 响应函数设为 f，设光谱响应函数有 n 个间隔，则中心波长计算公式如下：
j
* f
i 1 i
n
i
f
i 1
n
n
i
Fwhm 计算公式为：
Fwhm j
输入的界面为：
f
i 1
i
2
。
之后选择单一的 scale，scale 设为 10，如下：
1). 2). 3). 4). 5). 6). 7). 8).
Output reflectance file 是输入需要保存反反射率文件的路径。 Out directory for flash file 输入的是保存中间结果的文件夹。 Flight time 是影像成像时间。 Scence center location 可以影像头文件中找到。 Atmospheric Model 可以根据具体地区的温度以及空气湿度找到对应的类型。 Water retrieval 需要有适合水汽反演的波段才行。 Aerosol retrieval 需要？？。 Initial visibility (km) 可以有所测的 AOD 通过软件 modo 进行换算。 大气校正的结果的好 坏可通过调整这个参数，我们所测的 AOD 可以乘以 0.85~0.95 的系数。软件在 E:\大气 校正\flaash 大气校正\modo_install\modo_v3\bin 里面。运行如下：
三．Advanced Settings 界面 打开弹出如下界面:
Modtran Resolution 可设为 5cm-1。Modtran Multiscatter Model 中的第二个 Disort 是算的最全 的，也是最慢的。HJ 卫星是星下点成像。Output reflectance scale factor 不想扩大的话，可 以改写为 1.，如下：
四．参数保存 可通过 save 保存所测参数，以后可以通过 Restore 直接调用。 最后 Apply，即可运行。
利用 Solar Angles 可以计算太阳天顶角和太阳方位角，如下：
利用 Meterorological Range 可以根据 550nm 的 AOD 换算出能见度， aerosol thickness 一般是 2km 左右，Modtran 计算如下：
9）最后的界面为：
Байду номын сангаас
二．Multispectral Settings 界面 1.利用 ENVI 的 SpectralSpectral libraries 制作各个通道的光谱响应函数光谱库文件。波长 及响应函数拷贝入 txt，部分截图如下：