作业标准1：辐射定标及波段运算

一总述

1 遥感图像处理的目的

遥感的目的是为了获得地物的几何属性和物理属性.但是由于受到大气,目标,传感器等诸多因素的影响,原始的遥感影像中除了有目标地物的信息以外还包含有大气,传感器的运行状态等信息,如果我们只是利用原始的遥感影像,将不能提取出所感兴趣的有效信息, 所以为了实现遥感的最终目的,提取所需的信息,我们必须对遥感影像进行处理.

2 ENVI简介

目前已经开发了一些进行遥感图像处理的软件,例如ENVI,PCI,ERDAS等.现在就简单介绍一下ENVI.

ENVI是由美国RSI公司开发的一套功能齐全的遥感图像处理系统，是处理、分析并显示多光谱数据、高光谱数据和雷达数据的高级工具。其完全是由IDL开发，方便灵活，可扩展性强,并可用IDL进行二次开发。现在最高版是4.7版本的.

我们来大概熟悉一下

ENVI的主菜单:

可以看出ENVI的主菜单中主要有以下一些工具: 基本工具,分类,空间变换,滤波,波谱工具,制图工具,矢量工具,地形分析,雷达工具

来看一下主菜单中的FILE菜单, 通过选择Open Image File可以打开ENVI 图像文件或其它已知格式的二进制图像文件。ENVI 自动地识别和读取下列类型的文件：TIFF、GeoTIFF、GIF、JPEG、BMP、SRF、HDF、PDS、MAS-50、NLAPS、RADARSAT 和A VHRR 。数据仍保留它原有格式，必要的信息从数据头文件中读取。ENVI也直接读取其它几种文件类型（参见“O pen External File”）。

注意:

若你得到“File does not appear to be a valid Radarsat file” 这样一个错误消息，使用File > Open External File 来选择正确的数据类型。

当ENVI 第一次打开一个文件，它需要关于文件特征的特定信息。通常，这些信息存储在与图像文件同名的一个独立的文本头文件，但是文件扩展名为.hdr 。若文件打开时没有找到ENVI头文件，你必须在Header Information 对话框中输入一些基本的参数.

另外一些数据格式没有.hdr 文件也能自动打开。这些格式包括：TIFF、GeoTIFF、GIF、JPEG、BMP、SRF、HDF、PDS、MAS-50、NLAPS、RADARSAT 和A VHRR 。(ENVI 头文件中含有丰富的信息,例如:

ENVI

description = {

Create New File Result [Tue Oct 19 15:47:45 2004]}

samples = 2000

lines = 2000 (图像的大小)

bands = 7

header offset = 0

file type = ENVI Standard

data type = 4

interleave = bsq (存储方式)

sensor type = Unknown

byte order = 0

x start = 3252

y start = 4828

(坐标投影情况)

map info = {Transverse Mercator, 1.0000, 1.0000, 428019.2564, 4457909.5476,

3.0000000000e+001, 3.0000000000e+001, , units=Meters}

projection info = {3, 0.0, 0.0, 0.000000, 67036062.030306, 500000.0, 0.0, 1.000000, Transverse Mercator, units=Meters}

wavelength units = nm (图像波段的情况)

wavelength = {

482.000000, 564.000000, 659.000000, 837.000000, 1649.000000,

10000.000000, 2219.000000}

关于ENVI的一些基本知识,我们就介绍到这里,如果想了解更多的,请参考用户手册和ENVI 中的HELP.

下面是关于ENVI的一些具体应用.

二图像的预处理

拿到一幅原始图像,我们先要进行辐射定标,目的是把图像上的DN值转为辐亮度或者是反射率.另外通过大气纠正,我们可以消除一些大气的干扰.

1 可以采用简单的波段运算

例如: 我们把2004年四月份的TM图像第3波段的DN值转化为表观反射率。运用公式：radiance=（（lmax-lmin）/（qcalmax-qcmin））*（qcal-qcamin）+lmin

qcal-----DN

high gain ：b3-------lmax=264，lmin=-1.17；

ρ=π*L*d2/（ESUN*cos（θ））

L----radiance θ=42.43。d=0.9909 π=3.1415

ESUN：b3：1554

我们在ENVI中运用band math进行相关的处理:

对于波段三: L3=1.039880*b3-1.17

ρ3=π*L3*d2/（ESUN*cos（θ））=3.1415* (1.039880*b3-1.17)*

0.9909^2/(1554*(cos42.43))= 3.1415* (1.039880*b3-1.17)* 0.9909^2/(1554*0.7381)

运算之前

实施运算

Basic tools > band math

输入运算式:

运算之后:

对于其它波段只要知道相关的参数,可以用同样的方法作简单的定标. 其中关于ETM图像的一些参数如下:

2用ENVI中的工具

(1) spectral> FLAASH

FLAASH相当于ENVI的插件,需要格外安装,其是根据类似于MODTRAN4的方法进行大气纠正,并得到地面的反射率.

(2)简单的经验线性法(不考虑交叉辐射)

此种方法比较简单,精度一般.需要已知图像上各波段地表反射率的最高值与最低值,通过建立反射率与图像中所选取的感兴趣区域的DN值的线性关系来进行简单的大气纠正.

spectral> preprocessing> Calibration Utilities>Empirical Line

compute factors and calibrate(计算参数,进行校准)

calibrate using existing factors(用已有的参数进行校准)

我们选择计算参数进行校准

过程如下:

选择compute factors and calibrate

,

点击上面的import spectra

打开一个ROI,选择上面IMPOT的from roi from input file,选好后点击OK

点击APPL Y

点击下一个import spectra 选择from ascii file

选好后,得到

把图像中亮(暗)的地方与高(低)反射率一一对应,此中RED对应C2(高),GREEN对应C3(低),所以:

选择OK,如果出现出错的信息,不用管,继续,下图为所建立的线性关系.

上一条线为截距,下一条线为斜率.

除了上面的方法还可以使用其它的纠正模型进行大气定标和大气纠正.

三NDVI的计算

(1)使用BAND MA TH

将经过了辐射定标(或者是定标+大气纠正)的图像,运用工具中的band math

采用公式：NDVI=（b1-b2）/（b1+b2）b1---近红外的反射率b2---红光的反射率

例如:

(2)使用IDL

IDL简介

IDL(interactive data language)交互式数据语言是进行数据分析,可视化表现和应用开发的软件工具.其特性包括: 高级图像处理能力,交互式二维和三维图形技术,面对对象的编程方式,opengl图形加速,量化可视化表现,集成数学与统计学算法,灵活的数据输入输出方式,

跨平台图形用户界面工具包,连接ODBC兼容数据库存及多种程序连接工具等.

以下是idl的主界面:

IDL程序的特点:

(a)分隔符为”,”,而非空格; (b) 不分大小写; (c)变量无需事先申明

IDL的符号(需注意的)

●$

–作为一行的第一个字符时，返回到操作系统下，如：$ dir

–作为一行的最后一个字符时，相当于一行未写完，换行。

●；后面是注释

●@ 批作业如：@test

关于IDL的知识,大家可以找相应的资料看

下面是简单利用一下IDL做波段运算

A 运用IDL编写波段运算的公式,再在BAND MATH中调用

例如:

选择ENVI中的BAND MATH,

选择相应的波段进行运算.

B 直接运用IDL编程,计算NDVI

例如: