(完整)landsat 遥感影像地表温度反演教程(大气校正法)
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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
LC81280402016208LGN002016/7/263:26:56106.1128830.30647…………………………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。
(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。
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;
5) 选择传感器类型:Landsat-8 OLI ;其对应的传感器高度以及影像数据的分辨率自动读取;
6) 设置研究区域的地面高程数据;
7) 影像生成时的飞行过境时间:在layer manager 中的Lc8数据图层右键选择View Metadata ,浏览time 字段获取成像时间;
注:也可以从元文件“LC81230322013132LGN02_MTL.txt ”中找到,具体名称:DATE_ACQUIRED = 2013-05-12;SCENE_CENTER_TIME =
02:55:26.6336980Z ;
8) 大气模型参数选择:Sub-Arctic Summer (根据成像时间和纬度信息选择);
9) 气溶胶模型Aerosol Model :Urban ,气溶胶反演方法Aerosol Retrieval :2-band (K-T );
10)
其他参数按照默认设置即可。
11) 多光谱参数设置中,
K-T 反演选择默认模式:Defaults->Over-Land Retrieval standard (600:2100)
波谱响应函数:默认指向..
\Program Files\Exelis\ENVI51\classic\filt_func\landsat8_oli.sli
把它重新指向:..\Program Files\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs\landsat8_oli.sli 注:这是因为ENVI5.1版本的一个小bug ,即Classic 中的L8的波谱响应函数不正确,另外一个一劳永逸的方法是:将“\Exelis\ENVI51\resource\filterfuncs ”中的Landsat8_oli.sli
和
Landsat8_oli.hdr 两个文件拷贝覆盖:
“...\ENVI51\classic\filt_func ” 中的两个文件。否则SWIR1波段大气校正后的结果全为0
。见下图
12) 高级参数设置:根据内存大小设置Tile Size (Mb ):100(8g 物理内存),
其他参数默认即可,详细见下图
经过FLAASH校正的影像基本去除了空气中水汽颗粒等因子的影响,植被的波谱曲线趋于正常。
3、地表比辐射率计算
(1)植被覆盖度计算
计算植被覆盖度Fv采用的是混合像元分解法,将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑,具体的计算公式如下:
FV = (NDVI- NDVIS)/(NDVIV - NDVIS)
其中,NDVI为归一化差异植被指数,取NDVIV = 0.70和NDVIS = 0.00,且有,当某个像元的NDVI大于0.70时,FV取值为1;当NDVI小于0.00,FV取值为0。
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math,在公式输入栏中输入:
(b1 gt 0.7)*1+(b1 lt 0.05)*0+(b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)*((b1-0.05)/(0.7-0.05))
b1:选择NDVI图像
(2)地表比辐射率计算
根据前人的研究,将遥感影像分为水体、城镇和自然表面3种类型。本专题采取以下方法计算研究区地表比辐射率:水体像元的比辐射率赋值为0.995,自然表面和城镇像元的比辐射率估算则分别根据下式进行计算:
εsurface = 0.9625 + 0.0614FV - 0.0461FV2
εbuilding = 0.9589 + 0.086FV - 0.0671FV2
式中,εsurface和εbuilding分别代表自然表面像元和城镇像元的比辐射率。
利用ENVI主菜单->Basic Tools->Band Math,在公式输入栏中输入:
(b1 le 0)*0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)*(0.9589 + 0.086*b2 - 0.0671*b2*b2)+(b1 ge 0.7)*(0.9625 + 0.0614*b2 - 0.0461*b2*b2)
b1:NDVI值;
b2:植被覆盖度值。