Experimento 19: Corrección radiométrica de imágenes de teledetección
Propósito experimental
Al utilizar la función FLAASH de ENVI, dominar las operaciones técnicas de corrección de radiación y corrección atmosférica FLAASH de imágenes de teledetección de satélites Landsat y profundizar la comprensión de los principios de corrección de radiación y corrección atmosférica.
Contenido experimental
① Calibración radiométrica de imágenes de teledetección TM de la ciudad de Guilin; ② Corrección atmosférica FLAASH de imágenes de teledetección TM de la ciudad de Guilin.
3. Requisitos experimentales
① Aclarar el significado y el papel de los parámetros de calibración de radiación Lndsat de ENVI; ② Aclarar el papel de cada paso del procesamiento de corrección atmosférica de ENVI FLAASH; ③ Analizar comparativamente las ubicaciones; del mismo punto nombrado Diferencias en las curvas espectrales de la vegetación antes y después de la corrección atmosférica FLAASH. Escribe un informe de laboratorio.
IV.Condiciones técnicas
①Microcomputadora; ②Imagen de marco internacional 127-43 TM; ③Software ENVI (versión 6.0 o superior) y software ACDSee (versión 4.0 o superior). ).
V.Pasos experimentales
La corrección de radiación incluye dos partes: corrección de radiación y corrección atmosférica. La calibración radiométrica es la conversión de voltajes o valores de cuantificación digital (DN) registrados por el sensor en valores absolutos de radiancia (irradiancia). La corrección atmosférica es un cálculo físico-matemático que elimina la influencia de factores como la atmósfera y la luz en la reflexión del suelo y obtiene los valores reales de parámetros físicos como la reflectividad del suelo, la radiancia y la temperatura de la superficie.
1. Calibración de radiación
ENVI proporciona la herramienta Calibration Utilities (ingeniería de calibración), que puede utilizar coeficientes de calibración para completar la calibración de radiación de ASTER, MSS, TM, ETM+, QuickBird y otros sensores. . Este experimento presenta el proceso de operación específico de la calibración del sensor Landsat:
(1) Seleccione "Archivo>Abrir archivo externo>Iandsat>GeoTIFF con metadatos" en el menú principal de ENVI para abrir los datos de Landsat5 TM L5127043_04320051009 MTL. TXT.
(2) Seleccione "Herramientas básicas> Coessing de preparación> Utilidades de calibración> Iandsat> GeoTIFF con metadatos" en el menú principal de ENVI. Seleccione "Utilidades de calibración > Calibración Landsat" y seleccione Land ast5 TM en el cuadro de diálogo "Archivo de entrada de calibración Landsat" que se abre. Seleccione Land ast5 TM en el archivo TM del cuadro de diálogo "Archivo de entrada de calibración Landsat (Archivo de entrada de calibración Landsat)", haga clic en "Aceptar" y aparece el cuadro de diálogo "Calibración ENVI Landsat" (Figura 19-1).
(3) En el cuadro de diálogo "Calibración de ENVI Landsat", ENVI obtendrá automáticamente los siguientes parámetros de los metadatos: sensor satelital Landsat; mes/día/hora de recolección de datos; . Obtener mes/día/año); altitud solar.
(4) Los tipos de calibración incluyen "Irradiancia" y "Reflectancia". Seleccione "Radiación".
(5) Haga clic en el botón "Editar parámetros de calibración" para abrir el cuadro de diálogo de parámetros de calibración y podrá modificar los parámetros de calibración.
Si el formato de datos de calibración es el formato estándar ENVI o el formato TIF, debe ingresar manualmente los parámetros (tipo de satélite Landsat, tiempo de generación de imágenes y ángulo de altitud solar) en el cuadro de diálogo "Calibración ENVI Landsat". y solo Capacidad para calibrar una banda.
Figura 19-1 Cuadro de diálogo de calibración de ENVI Landsat
(6) Seleccione la ruta de salida y el nombre del archivo y haga clic en el botón Aceptar para ejecutar el proceso de calibración.
2. Corrección atmosférica
El objetivo es eliminar la influencia del vapor de agua, oxígeno, dióxido de carbono, metano y ozono de la atmósfera sobre la reflexión de los objetos terrestres, y eliminar la influencia de las moléculas atmosféricas y la dispersión de aerosoles. Hay muchos métodos para la corrección atmosférica de imágenes. Este experimento utiliza la herramienta de corrección atmosférica FLAASH para la corrección atmosférica. FLAASH tiene los siguientes requisitos para las imágenes de entrada para la corrección atmosférica:
◎El rango de longitud de onda de las imágenes de satélite es de 400 a 2500 nm; el rango de longitud de onda de las imágenes aéreas es de 860 a 1135 nm.
◎El tipo de archivo es formato ráster estándar ENVI, formato de almacenamiento BIP o BIL.
◎El archivo de encabezado de datos contiene el valor de longitud de onda central (Longitud de onda) (Tabla 19-1). Si es hiperespectral, también requiere ancho de banda (FWHM). Ambos parámetros se pueden editar editando el archivo de encabezado. información (Editar archivo de encabezado) para ingresar.
Tabla 19-1 Longitud de onda central de Ladnst
Continuación
Figura 19-2 Configuración de parámetros del archivo de conversión
Operaciones específicas de corrección atmosférica FLAASH Los pasos son los siguientes:
(1) Ajuste el orden de almacenamiento de datos. Dado que la herramienta de corrección atmosférica FLAASH requiere que la secuencia de almacenamiento de datos esté en formato BIP o BIL, y el formato de almacenamiento de datos predeterminado de ENVI es el formato BSQ, debe ajustar el formato de almacenamiento de datos Seleccione "Herramientas básicas> Convertir datos (BSQ, BIP). en el menú principal de ENVI, (BSQ, BIP, BIL)", seleccione el resultado de la corrección de radiación del paso anterior en el cuadro de diálogo "Entrada del archivo de conversión" y haga clic en el botón "Aceptar" para abrir los "Parámetros del archivo de conversión". cuadro de diálogo (Figura 19)" (Figura 19-2).
◎Seleccione "Intercalado de salida": BIL,
◎Conversión in situ: Sí
Haga clic en el botón "Aceptar" para ejecutar el procesamiento.
(2) Información de entrada y salida del archivo Seleccione "Espectral>FLAASH" en el menú principal de ENVl para abrir la función "FLAASH", como se muestra. en la Figura 19-3 Haga clic en el botón "Ingresar imagen de radiancia" y seleccione los datos del valor radiométrico preparado. Dado que la unidad radiométrica de calibración de radiación es W/(m2 -μm -sr), la unidad radiométrica requerida por FLA ASH es μW/. (cm2 nm -sr), la diferencia entre los dos se duplica, así que haga clic en el botón "Ingresar imagen de irradiancia" y aparecerá el cuadro de diálogo "Factor de escala de irradiancia" (Figura 19-4), seleccione "Usar un factor de escala único para todos banda" Factor de escala uniforme) y haga clic en el botón "Factor de escala de irradiancia" Seleccione "Usar un factor de escala único para todas las bandas" Ingrese 10 en el valor "Factor de escala único" y haga clic en " Haga clic en el botón "Aceptar" para obtener el valor de radiancia que cumple con los requisitos de FLAASH.
Figura 19-3 Cuadro de diálogo de parámetros del módulo FLAASH
Figura 19-4 Configuración del factor de escala de brillo de radiación
Haga clic en el archivo de reflectancia de salida en la Figura 19-3 y seleccione el nombre y la ruta del archivo de salida.
(3) Información del sensor y del objetivo de la imagen
Centro de escena: obtenido del archivo de metadatos. Cuando la imagen está ubicada en el Hemisferio Occidental, la longitud es negativa; cuando está ubicada en el Hemisferio Sur, la latitud es negativa.
Tipo de sensor: Seleccione el tipo de sensor correspondiente a la imagen de irradiancia. Los datos utilizados en este experimento son Landsat TM5.
Elevación del terreno (km): valor promedio obtenido del DEM del área correspondiente.
Fecha de vuelo: fecha de obtención de imágenes. del archivo de metadatos obtenido de.
Hora de vuelo GMT: Imagen de la hora de Greenwich, disponible en el archivo de metadatos.
(4) Modelo atmosférico: ENVI proporciona seis modelos atmosféricos: invierno subártico, invierno en latitudes medias, estándar americano, verano subártico, verano en latitudes medias y estándar americano. verano ártico), verano de latitudes medias y los trópicos. Los modos atmosféricos se pueden seleccionar en función de la información de latitud estacional.
(5) Inversión de vapor de agua (recuperación de agua). No se realizó la recuperación de vapor de agua en los datos multiespectrales debido a la falta de bandas correspondientes y la baja resolución espectral.
(6)Modelo de aerosol: ENVI proporciona cinco modelos de aerosol:
(6)Modelo de aerosol: ENVI proporciona cinco modelos de aerosol: sin aerosol, rural, ciudades, océanos y troposfera.
(7) Recuperación de aerosoles: seleccione recuperación de aerosoles KT de 2 bandas (K-T).
(8) Visibilidad inicial (km): Ver Tabla 19-2.
Tabla 19-2 Condiciones climáticas y visibilidad estimada
(9) Configuraciones multiespectrales. Seleccione el sensor multiespectral en la opción "Tipo de sensor" y aparecerá un botón de configuración multiespectral. Haga clic en este botón para abrir el cuadro de diálogo de configuración multiespectral (Figura 19-5). (GUI), normalmente elige el modo gráfico. Hay dos métodos de configuración: archivo e interfaz gráfica de usuario. Dado que los datos multiespectrales generalmente no se utilizan para el vapor de agua, los parámetros principales en el cuadro de diálogo de configuración multiespectral son los que se muestran en el cuadro de diálogo "Búsqueda de aerosoles de Kaufmantana", con el cuadro desplegable "Valores predeterminados" seleccionado. Estándar de búsqueda en tierra (660:2100), es decir, el canal ascendente es de 660 nm y el canal descendente es de 2100 nm. Haga clic en el botón "Aceptar" para completar la configuración y volver al cuadro de diálogo de parámetros del módulo FLAASH.
Figura 19-5 Cuadro de diálogo Configuración multiespectral
(10) Configuración avanzada. Siga la configuración predeterminada.
Después de completar la configuración anterior, haga clic en el botón Aplicar para realizar la corrección atmosférica FLAASH.
3. Compare las curvas espectrales de la vegetación en el mismo punto antes y después de la corrección atmosférica.
(1) Muestre la imagen de datos original y la imagen de reflectancia corregida por FLAASH en la ventana "Pantalla". .
(2) Seleccione "Enlace>Enlace geográfico" en una de las ventanas principales para vincular geográficamente las dos ventanas de "Pantalla".
(3) Mueva la ventana de imagen antes y después de la corrección atmosférica al área de vegetación, haga clic con el botón derecho del mouse y seleccione "Z Pro-file (Spectrmu)" en las dos ventanas "Pantalla" para obtener dos imágenes Curva del espectro de vegetación (Spectrum). Se puede ver en las curvas espectrales de vegetación de las dos imágenes (Figura 19-6) que la curva espectral de vegetación atmosféricamente corregida está más cerca de la curva espectral de vegetación real.
Figura 19-6 Comparación de las curvas espectrales de la vegetación antes y después de la corrección atmosférica
6. Informe del experimento
(1) Describa brevemente el proceso experimental.
(2) Responda la pregunta: ¿Qué es la corrección de radiación? ¿Qué comandos de función utiliza el software ENVl para la corrección de radiación? ¿Qué es la corrección atmosférica y qué comandos de función utiliza el software ENVI para realizar la corrección atmosférica? (iii) Análisis comparativo de las características espectrales de los objetos terrestres antes y después de la corrección de la radiación: se extrajeron las curvas espectrales de seis objetos terrestres típicos antes y después de la corrección de la radiación: cuerpo de agua de Lijiang, montaña de roca kárstica, montaña de suelo de grava, tierras de cultivo, área urbana de Guilin y aeropuerto. Compara y analiza las diferencias entre ellos. ¿Por qué hay una diferencia?
Consulte el Apéndice I para conocer el formato del informe de laboratorio.