ENVI5.1中Landsat 8数据大气校正.pdf-资料库

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第1页.png

第1页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第2页.png

第2页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第3页.png

第3页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第4页.png

第4页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第5页.png

第5页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第6页.png

第6页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第7页.png

第7页 / 共14页

caichenchuanzhang-8164209-4744300845390289002.pdf-第8页.png

第8页 / 共14页

遥感事业部基于 Landsat ETM+数据和大气校正法的地表温度反演版权声明：本教程涉及到的数据提供下载，供练习使用，禁止用于商业用途。目录基于 Landsat ETM+数据和大气校正法的地表温度反演 .......................................................................................... 1 1. 专题概述 ....................................................................................................................................................... 2 2. 处理流程介绍 ............................................................................................................................................... 2 3. 详细处理过程 ............................................................................................................................................... 4 第一步，Landsat ETM+数据读取和定标 ..................................................................................................... 4 第二步：裁剪工程区 ................................................................................................................................... 5 第三步：地表比辐射率值计算 .................................................................................................................... 6 第四步：地表比辐射率值计算 .................................................................................................................... 7 第五步：辅助参数获取.............................................................................................................................. 10 第六步：地表温度反演.............................................................................................................................. 11 第七步：反演结果分析.............................................................................................................................. 13 第八步：反演结果输出.............................................................................................................................. 13 网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部 1. 专题概述随着城市化进程的不断加速，城市热岛效应表现的尤为突出。地表温度作为城市热岛效应、地球环境分析的重要指标，而遥感技术作为现代重要的对地观测手段，使得基于遥感图像的地表温度反演的研究越来越多。地表温度反演方法有很多，如：大气校正法，单窗算法，单通道法等等。本专题主要采用 Landsat ETM+遥感影像，运用辐射传输方程法（大气校正法）对地表温度进行反演。该方法需要进行大气校正，消除大气层对地表辐射能量的影响，这就需要从卫星观测得到的热辐射能量中扣除大气层的辐射分量，并利用热红外波段（Band 61、62）范围内的地表发射率作为参数，反演出地表的真实温度。本专题详细介绍了利用 Landsat ETM+图像反演地表温度的完整流程，专题涉及 Landsat ETM+的数据读取、辐射定标、反演模型、遥感反演过程、反演结果验证等内容。主要采用的技术：ENVI 主模块中的 Landsat ETM+数据读取、热红外波段数据的辐射定标、Bandmath 使用、最终的结果统计分析等。在 ENVI4.8 版本完成整个操作过程。 2. 处理流程介绍根据环境 Landsat ETM+数据特点及地表温度反演的技术要求，采用的技术路线为：① Landsat ETM+数据预处理：数据读取、辐射定标、工程区裁剪；②相关辅助数据的确定于查找：大气上行辐射以及下行辐射，采用数据当天的大气透过率信息等；③ 采用大气校正法（辐射传输方程法）利用 Landsat ETM+ band 61 进行地表温度反演：在反演前首先获取地表比辐射率值，其次，计算黑体在热红外波段的辐射亮度；最后，利用普朗克公式的反函数反演出整个研究区域的地表温度分布情况。流程说明：一、图像获取本专题用的是 Landsat ETM+数据，该数据是可以在国际科学数据服务平台星免费下载获取，对地表温度遥感而言，地表温度为 300K，对应的发射波谱峰值波长在 9.66µm；从整层大气的吸收光谱中可知，3~5µm 和 8~14µm 是红外波段的两个大气遥感窗口。对于 Landsat ETM+的热红外波段 band 61 与 62，符合地表温度反演的技术要求，本专题采用 2002 年 9 月 2 日上午 10 点的 Landsat ETM+数据作为数据源。Landsat ETM+数据下载地址： http://datamirror.csdb.cn/index.jsp。二、数据读取和定标数据定标采用的是 ENVI 下自带的 Landsat 定标工具“Landsat Calibration”，在读取文件数据后，会根据元数据中的信息进行增益值与偏移值的自动读取，直接根据功能对话框点击“确定”即可。三、可见光-近红外大气校正，消除大气的影响以获取精度更高的 NDVI 及植被覆盖度，用于计算地表比辐射量。这里采用的是快速大气校正。四、反演 1）辅助数据的获取本专题采用的是大气校正法进行的地表温度反演，其中涉及到大气上行辐射、下行辐射以及大气的透过率数据，这些数据可以在 NASA 官网(http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/)中输入成像时间以及其中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部 2）地表比辐射率的计算地表比辐射率值的计算是地表温度反演的一个难点，本专题主要采用先验公式的方法利用植被覆盖度进行地表比辐射率值的计算。 3）地表真实温度的获取专题中反演部分是采用反演公式在 ENVI 主模块下的 Band Math 进行运算实现的。具体的运算流程如下： Landsat ETM+原始数据虚线表示操作可有可无数据预处理数据读取热红外大气校正辐射定标热红外波段辐射亮度值几何校正大气上行辐射与下行辐射工程区域裁剪 NDVI 值计算可见光-近红外快速大气校正可见光数据定标热红外数据定标地表比辐射率基准影像工程区矢量数据热红外通道大气校正地表真实温度反演 NDVI 值计算 Van 经验公式法实线表示必须操地表比辐射率作部分大气上行辐射与下行辐射热红外波段辐射亮度值地表真实温度反演模型地表真实温度分布图结果分析实线表示必须操作部分襄樊市规则矢量数据虚线表示操作可有可无网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部 3. 详细处理过程第一步，Landsat ETM+数据读取和定标 1）数据读取在 ENVI 主菜单中，选择 File-> Open External File-> Landsat-> GeoTIFF with Metadata，打开 L71124038_03820020902_MTL.txt。包含了三种数据：可将光波段数据（HRF），热红外波段数据（HTM）和全色波段数据（B80）。图：Landsat ETM+数据读取列表 2）数据辐射定标主菜单->Basic Tools->preprocessing->Calibration Utilities->Landsat Calibration，选择需要定标的数据，包括可见光波段数据和热红外波段数据，该过程功能可以从读取文件中直接获取实验数据的元数据（成像时间，定标参数等等）。网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部图：热红外数据辐射定标参数设置第二步：裁剪工程区（1）显示定标后的热红外图像 LE71240382002245EDC01_cal.img，在 image 窗口选择 Overlay->Vectors，打开 Vector Parameters 面板，选择 File->Open Vector File，打开‘襄樊部分地区矢量边界.shp’, （2）在 Available Vectors List 面板中选择该矢量文件，点击 Load Selected，选择显示图像的 Display，单击 OK，矢量叠加在影像上，（3）在 Available Vectors List 面板中，选择 File->Export Layers to ROI，在 Select Data File to Associate with new ROI 面板中，选择 LE71240382002245EDC01_cal.img，单击 OK，在 Export EVF Layers to ROI 中，选择 Convert all records of an EVF layer to one ROI，单击 OK，将矢量转为一个 ROI，（4）在图像窗口，选择 Overlay->Region of Interest，打开 ROI 面板，太湖区 ROI 显示在图像上，在 ROI Tool 面板中，选择 File->Subset Data via ROIs，在 Select Input File to Subset via ROI 面板中，选择 LE71240382002245EDC01_cal.img，单击 OK, （5）在 Spatial Subset via ROI Parameters 面板中选择工程区 ROI，Mask pixels outside of ROI 选择 Yes。（6）设置输出路径及文件名 LE71240382002245EDC01_cal_subset.img，单击 OK。网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部图：工程区域裁剪对于可见光波段数据的裁剪方法与上述方法相同，由于可见光波段数据和热红外波段数据的分辨率是不同的，在利用该矢量数据裁剪可见光波段数据的时候需要重复（3）步骤，完成裁剪操作即可。第三步：地表比辐射率值计算选择 Spectral -> QUick Atmospheric Correction，对定标后的可见光-近红外数据执行快速大气校正。图：快速大气校正到此，一系列的数据预处理工作已经全部完成，下面介绍如何结合辅助数据进行地表温度的反演。网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部第四步：地表比辐射率值计算物体的比辐射率是物体向外辐射电磁波的能力表征。它不仅依赖于地表物体的组成，而且与物体的表面状态(表面粗糙度等)及物理性质(介电常数、含水量等)有关，并随着所测定的波长和观测角度等因素有关。在大尺度上对比辐射率精确测量的难度很大，目前只是基于某些假设获得比辐射率的相对值，本文主要根据可见光和近红外光谱信息来估计比辐射率。 1）归一化植被指数 NDVI 利用ETM3、4波段的象元DN值利用下面的公式（1）求得归一化植被指数NDVI： NDVI = (NIR-R)/(NIR+R) （1）这里，NIR 和 R 分别是 ETM 的近红外波段(波段 4)和红光波段(波段 3)的 DN 值。直接采用 ENVI 主模块下的 NDVI 模块获取：主菜单->Transform->NDVI：计算结果如下： 2）植被覆盖度图：NDVI 值本专题计算植被覆盖度 Pv 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： PV = [(NDVI- NDVIS)／(NDVIV - NDVIS)]2 （2）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，PV 取值为 1；当 NDVI 小于 0.00，PV 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.）*0+（b1 ge 0 and b1 le 0.7）*（(b1-0.0)/(0.7-0.0)） b1:表示获取的 NDVI 值植被覆盖影像图以及统计结果如下：网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

遥感事业部图：植被覆盖度 Pv 图：植被覆盖度影像数据统计结果 3）地表比辐射率根据前人的研究，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（3）（4）进行计算： εsurface = 0.9625 + 0.0614PV - 0.0461PV εbuilding = 0.9589 + 0.086PV - 0.0671PV 2 （3） 2 （4）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*b2^2)+(b1 ge 0.7)*(0.9625 + 0.0614*b2 - 0.0461*b2^2) b1：NDVI 值；网址：www.esrichina.com.cn 技术支持网站：support.esrichina.com.cn 电话：010-57632288 技术支持热线：400-819-2881-7

资料库

ENVI5.1中Landsat 8数据大气校正.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料