2024年2月27日发(作者：隆冰巧)

ENVI5.2下高分二号数据FLAASH大气校正

(2015-07-09 15:57:40)

转载标签：

envi5.2

高分二号

gf2

flaash大气校正

▼

分类： ENVI

高分二号卫星于2014年8月19日成功发射，搭载有两台高分辨率1米全色、4米多光谱相机，将带来优于1米空间分辨率的光学遥感影像。高分二号较高分一号来说分辨率提高一倍，同时具有高定位精度和快速姿态机动能力等特点。从2014年8月21日首次开机成像并下传数据，已逐步被各行业用户使用。高分二号数据的大气校正与高分一号类似，但由于官方暂时未正式公布卫星的波谱响应函数等参数，ENVI也未能及时对其进行原生支持。为方便大家使用，这里以一景GF2-PMS2 L1A级数据为例，介绍在ENVI5.2下可行的FLAASH大气校正流程。

注：同样适合在其他ENVI版本中操作。

高分二号卫星轨道和姿态控制参数及有效载荷技术指标见下表1、2：

表1 高分二号卫星轨道和姿态控制参数

参 数

轨道类型

轨道高度

倾角

降交点地方时

侧摆能力（滚动）

指 标

太阳同步回归轨道

631km（标称值）

97.9080°

10:30 AM

±35°，机动35°的时间≦180s

表2 高分二号卫星有效载荷技术指标

参 数

全色

1m分辨率全色/4m分辨率多光谱相机

0.45—0.90μm

0.45—0.52μm

光谱范围

多光谱

0.63—0.69μm

0.77—0.89μm

0.52—0.59μm

全色

空间分辨率

多光谱

幅宽

重访周期（侧摆时）

覆盖周期（不侧摆）

1m

4m

45km（2台相机组合）

5天

69天

说明：资料来源中国资源卫星应用中心网站，/n16/n1130/n192766/

1. 数据打开

ENVI5.2 暂不支持GF2数据.xml打开方式，但GF2数据为标准TIFF格式，故可直接使用ENVI的Open菜单打开，只是打开后软件不能自动识别元数据信息。

启动ENVI5.2；依次File > Open 或直接单击工具栏上的 图标，弹出Open对话框，选择数据文件夹下扩展为.tiff的文件，然后点击Open按钮打开（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_）。

2. 辐射定标

全色图像没有方法进行大气校正，所以一般在定量遥感中不使用全色图像；这里也仅对多光谱数据进行辐射定标。使用ENVI提供的Apply Gain and Offset工具进行辐射定标。

（1）在Toolbox中，依次Radiometric Correction > Apply Gain and Offset，弹出Gain and Offset Input File对话框，在Select Input File选项卡中选择待处理影像GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_，点击OK；

（2）弹出Gain and Offset Values对话框，依次填入Gain Values和Offset Values，设置输出路径、文件名及数据类型；

（3）点击OK开始执行（图1）。

说明：GF-2卫星绝对定标系数可从如下地址下载，/n16/n1115/n1522/n2103/

图1 使用Apply Gain and Offset工具进行辐射定标

3. FLAASH大气校正

FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息，ENVI暂不能自动识别GF2数据的头文件信息，因此首先需要手动添加中心波长信息。

（1）添加中心波长

在Toolbox中，依次Raster Management > Edit ENVI Header，弹出Edit Header

Input File对话框，在Select Input File选项卡中选择上一步辐射定标后的结果（本例中为GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A-MSS2_）；弹出Header Info对话框，点击Edit Attributes，选择Wavelengths，弹出Edit

Wavelength values对话框（图2），依次填入各波段对应中心波长，点击OK。

说明：这里取波谱响应值为1的波长为各波段对应中心波长，依次为514nm、546nm、656nm、822nm。

图2 中心波长编辑对话框

（2）FLAASH大气校正

在Toolbox，打开Radiometric Correction > Atmospheric Correction Module >

FLAASH Atmospheric Correction，弹出FLAASH Atmospheric Correction Model

Input Parameters对话框，进行参数设置。

Input Radiance Image：在弹出的FLAASH Input File对话框中，选择上一步定标好的数据；接着弹出Radiance Scale Factors面板，选择Use

single scale factor for all bands，由于上一步定标时没有对辐亮度数据做单位转换，所以在此Single scale factor填写：10，单击OK；

•

Output Reflectance File：设置输出路径及文件名（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A-MSS2_Rad_）；

•

Output Directory for FLAASH Files：设置其他文件输出路径，建议输出到临时文件夹中；

•

传感器基本信息设置：

Scene Center Location：中心点经纬度，由于按上述方式打开的原始影像没有坐标信息，此处无法自动识别（如有坐标信息，ENVI5.0及后期版本均支持自动读取），可根据元数据文件中的四角点数据计算大概位置；

•

Sensor Type：传感器类型，选择UNKNOWN-MSI；

Sensor Altitude（km）：传感器高度，631；

Ground Elevation（km）：地面高程，1.515；

Pixel Size（m）：像素大小，4；

Fight Date：成像日期，2014/09/28；

Flight Time GMT（HH：MM：SS）：成像时间，03:23:36。

说明：成像日期及时间可从元数据文件中查看（第24行 字段），需要减去8转换为格林尼治时间。

•

大气模型和气溶胶模型

Atmospheric Model & Aerosol Model：根据经纬度和影像区域选择（如不清楚，可单击Help查看帮助文档）；

Aerosol Retrieval：气溶胶反演方法，默认选择2-Band（K-T），由于缺少短波红外，此处选择None；

Initial Visibility（km）：能见度，根据实际情况设置， 默认40km。此处由于成像时能见度较好，设为60km（可单击Help查看具体说明）；

其余参数默认。

图3 FLAASH基本参数设置面板

•

Multispectral Settings：多光谱设置。

在弹出的Multispectral Settings面板中，单击Filter Function File，弹出Select the Multispectral Sensor's Filter Function File对话框，选择GF2波谱响应函数（如之前未打开，可点击Open打开，本例中选择）；

其余参数默认。

注：波谱响应函数由中国资源卫星应用中心提供，ENVI波谱库格式下载地址：/s/1dDEqv2h

图4 多光谱设置面板

•

Advanced Setting：高级设置。

设置Use Tied Peocessing：是否使用分块计算，No。

说明：本例使用计算机内存为8G，这里不使用分块计算。如果低于8G，需要使用分块计算，并将分块打开Tile Size设置为100~200M；

•

•

其余参数默认。

可单击Save将工程文件保存到指定位置，下次直接单击Restore即可使用（若高级设置中Automatically Save Template File选项选择Yes，ENVI也会将其自动保存到Output Directory for FLAASH Files设置的路径下）。

•

点击Apply执行。

图5 大气校正进度条

（3）校正结果查看

•

•

显示FLAASH大气校正结果；

选择Display > Profiles > Spectral 或单击工具栏上 图标，获取一个像素点的波谱曲线；

•

在Layer Manager中单击辐射定标结果图层，让这个图层处于激活状态，在工具栏中单击 获取辐射定标结果一个像素点的波谱曲线；

移动图像中的定位框，定位到植被、水体等地物上，获取同一像素点的大气校正和辐射定标波谱曲线，通过查看典型地物波谱曲线是否正确来初步判断校正结果是否正确；

图6所示为同一像素点大气校正前后的波谱曲线，可以看到大气校正去除了部分大气的影响。

•

说明：FLAASH大气校正结果扩大了10000倍。

图6 大气校正前后植被波谱曲线对比（左：校正前，右：校正后）

2024年2月27日发(作者：隆冰巧)

ENVI5.2下高分二号数据FLAASH大气校正

(2015-07-09 15:57:40)

转载标签：

envi5.2

高分二号

gf2

flaash大气校正

▼

分类： ENVI

高分二号卫星于2014年8月19日成功发射，搭载有两台高分辨率1米全色、4米多光谱相机，将带来优于1米空间分辨率的光学遥感影像。高分二号较高分一号来说分辨率提高一倍，同时具有高定位精度和快速姿态机动能力等特点。从2014年8月21日首次开机成像并下传数据，已逐步被各行业用户使用。高分二号数据的大气校正与高分一号类似，但由于官方暂时未正式公布卫星的波谱响应函数等参数，ENVI也未能及时对其进行原生支持。为方便大家使用，这里以一景GF2-PMS2 L1A级数据为例，介绍在ENVI5.2下可行的FLAASH大气校正流程。

注：同样适合在其他ENVI版本中操作。

高分二号卫星轨道和姿态控制参数及有效载荷技术指标见下表1、2：

表1 高分二号卫星轨道和姿态控制参数

参 数

轨道类型

轨道高度

倾角

降交点地方时

侧摆能力（滚动）

指 标

太阳同步回归轨道

631km（标称值）

97.9080°

10:30 AM

±35°，机动35°的时间≦180s

表2 高分二号卫星有效载荷技术指标

参 数

全色

1m分辨率全色/4m分辨率多光谱相机

0.45—0.90μm

0.45—0.52μm

光谱范围

多光谱

0.63—0.69μm

0.77—0.89μm

0.52—0.59μm

全色

空间分辨率

多光谱

幅宽

重访周期（侧摆时）

覆盖周期（不侧摆）

1m

4m

45km（2台相机组合）

5天

69天

说明：资料来源中国资源卫星应用中心网站，/n16/n1130/n192766/

1. 数据打开

ENVI5.2 暂不支持GF2数据.xml打开方式，但GF2数据为标准TIFF格式，故可直接使用ENVI的Open菜单打开，只是打开后软件不能自动识别元数据信息。

启动ENVI5.2；依次File > Open 或直接单击工具栏上的 图标，弹出Open对话框，选择数据文件夹下扩展为.tiff的文件，然后点击Open按钮打开（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_）。

2. 辐射定标

全色图像没有方法进行大气校正，所以一般在定量遥感中不使用全色图像；这里也仅对多光谱数据进行辐射定标。使用ENVI提供的Apply Gain and Offset工具进行辐射定标。

（1）在Toolbox中，依次Radiometric Correction > Apply Gain and Offset，弹出Gain and Offset Input File对话框，在Select Input File选项卡中选择待处理影像GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_，点击OK；

（2）弹出Gain and Offset Values对话框，依次填入Gain Values和Offset Values，设置输出路径、文件名及数据类型；

（3）点击OK开始执行（图1）。

说明：GF-2卫星绝对定标系数可从如下地址下载，/n16/n1115/n1522/n2103/

图1 使用Apply Gain and Offset工具进行辐射定标

3. FLAASH大气校正

FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息，ENVI暂不能自动识别GF2数据的头文件信息，因此首先需要手动添加中心波长信息。

（1）添加中心波长

在Toolbox中，依次Raster Management > Edit ENVI Header，弹出Edit Header

Input File对话框，在Select Input File选项卡中选择上一步辐射定标后的结果（本例中为GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A-MSS2_）；弹出Header Info对话框，点击Edit Attributes，选择Wavelengths，弹出Edit

Wavelength values对话框（图2），依次填入各波段对应中心波长，点击OK。

说明：这里取波谱响应值为1的波长为各波段对应中心波长，依次为514nm、546nm、656nm、822nm。

图2 中心波长编辑对话框

（2）FLAASH大气校正

在Toolbox，打开Radiometric Correction > Atmospheric Correction Module >

FLAASH Atmospheric Correction，弹出FLAASH Atmospheric Correction Model

Input Parameters对话框，进行参数设置。

Input Radiance Image：在弹出的FLAASH Input File对话框中，选择上一步定标好的数据；接着弹出Radiance Scale Factors面板，选择Use

single scale factor for all bands，由于上一步定标时没有对辐亮度数据做单位转换，所以在此Single scale factor填写：10，单击OK；

•

Output Reflectance File：设置输出路径及文件名（本例中为…/GF2_PMS2_E115.7_N42.7_20140928_L1A-MSS2_Rad_）；

•

Output Directory for FLAASH Files：设置其他文件输出路径，建议输出到临时文件夹中；

•

传感器基本信息设置：

Scene Center Location：中心点经纬度，由于按上述方式打开的原始影像没有坐标信息，此处无法自动识别（如有坐标信息，ENVI5.0及后期版本均支持自动读取），可根据元数据文件中的四角点数据计算大概位置；

•

Sensor Type：传感器类型，选择UNKNOWN-MSI；

Sensor Altitude（km）：传感器高度，631；

Ground Elevation（km）：地面高程，1.515；

Pixel Size（m）：像素大小，4；

Fight Date：成像日期，2014/09/28；

Flight Time GMT（HH：MM：SS）：成像时间，03:23:36。

说明：成像日期及时间可从元数据文件中查看（第24行 字段），需要减去8转换为格林尼治时间。

•

大气模型和气溶胶模型

Atmospheric Model & Aerosol Model：根据经纬度和影像区域选择（如不清楚，可单击Help查看帮助文档）；

Aerosol Retrieval：气溶胶反演方法，默认选择2-Band（K-T），由于缺少短波红外，此处选择None；

Initial Visibility（km）：能见度，根据实际情况设置， 默认40km。此处由于成像时能见度较好，设为60km（可单击Help查看具体说明）；

其余参数默认。

图3 FLAASH基本参数设置面板

•

Multispectral Settings：多光谱设置。

在弹出的Multispectral Settings面板中，单击Filter Function File，弹出Select the Multispectral Sensor's Filter Function File对话框，选择GF2波谱响应函数（如之前未打开，可点击Open打开，本例中选择）；

其余参数默认。

注：波谱响应函数由中国资源卫星应用中心提供，ENVI波谱库格式下载地址：/s/1dDEqv2h

图4 多光谱设置面板

•

Advanced Setting：高级设置。

设置Use Tied Peocessing：是否使用分块计算，No。

说明：本例使用计算机内存为8G，这里不使用分块计算。如果低于8G，需要使用分块计算，并将分块打开Tile Size设置为100~200M；

•

•

其余参数默认。

可单击Save将工程文件保存到指定位置，下次直接单击Restore即可使用（若高级设置中Automatically Save Template File选项选择Yes，ENVI也会将其自动保存到Output Directory for FLAASH Files设置的路径下）。

•

点击Apply执行。

图5 大气校正进度条

（3）校正结果查看

•

•

显示FLAASH大气校正结果；

选择Display > Profiles > Spectral 或单击工具栏上 图标，获取一个像素点的波谱曲线；

•

在Layer Manager中单击辐射定标结果图层，让这个图层处于激活状态，在工具栏中单击 获取辐射定标结果一个像素点的波谱曲线；

移动图像中的定位框，定位到植被、水体等地物上，获取同一像素点的大气校正和辐射定标波谱曲线，通过查看典型地物波谱曲线是否正确来初步判断校正结果是否正确；

图6所示为同一像素点大气校正前后的波谱曲线，可以看到大气校正去除了部分大气的影响。

•

说明：FLAASH大气校正结果扩大了10000倍。

图6 大气校正前后植被波谱曲线对比（左：校正前，右：校正后）