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1、环境小卫星高多光谱数据FLAASH精确大气校正方法高光谱遥感数据的特点是光谱分辨率高、 波段连续性强，能够获得地物在一定范围内连续的、 精细的光谱曲线，具有非常好的应用前景。第一个星载民用成像光谱仪是高光谱成像仪Hyperion，其平均光谱分辨率为10 nm，空间分辨率达到30米。2008年9 月6日我国HJ-1顺利升空，其中A星搭载了我国自主研制的空间调制型干涉高光谱成像仪（HSI）。HSI 对地成像幅宽为50 km, 星下点像元地面分辨率为100 m，115个波段，工作谱段：459 956nm。具有30度侧视能力和星上定标功能。ENVI扩展工具一、HDF5读取补丁从HIS数据中获取元数据信
2、息。下载地址：http:/bbs.esrichina-二、HJ-1数据预处理补丁为HIS数据添加中心波长信息和波段宽度（FWHM）.下载地址：http:/bbs.esrichina- 文件到 ENVI安装目录的save_add 目录下。步骤：(1)选择ENVI-File-Open External File-HJ-1-HJ-1A /1B Tools工具。 图1(2)选择HIS，单击Input Files选择HIS文件（.xml）(3)选择输出路径，单击Apply执行。(4)在ENVI主模块中，选择Basic Tools-Convert Data(BSQ,BIL,BIP)，将刚才生成的文件转成B
3、IP储存顺序的文件。按照FLAASH工具的要求，已经将HSI数据转成BIP储存顺序、带有中心波长信息、波段宽度信息的ENVI格式文件。说明：如果不用HJ-1数据预处理补丁，可以在波段列表中手动输入中心波长和波段宽度信息。FLAASH参数设定HSI数据已经经过了定标，单位是100W/(m2*um*sr )，启动FLAASH工具，在输入辐射率数据时候，缩放系数填写：1000（即缩小1000倍），（符合FLAASH对辐射亮度单位的要求（W）/（cm2*nm*sr）。 图2 辐射亮度值缩放系数一、传感器基本信息设置选择传感器类型，成像中心点经纬度，成像时间，高度信息（成像区域和传感器飞行高度）等都可以
4、在HDF5文件中获取。选择ENVI-File-Open External File-Generic Formats-HDF5，打开.h5文件，如下是相应参数填写。 图3 成像中心点经纬度信息 图4 成像时间（选择开始扫描时间，开始和结束时间相差不大）传感器信息是固定的：飞行高度650km，像元分辨率100米二、 大气参数设置l 大气模型（Atmospheric Model）根据经纬度和日期来定。表1六种标准的大气模型Latitude (N)Jan.MarchMayJulySept.Nov.80SAWSAWSAWMLWMLWSAW70SAWSAWMLWMLWMLWSAW60MLWMLWMLWSA
5、SSASMLW50MLWMLWSASSASSASSAS40SASSASSASMLSMLSSAS30MLSMLSMLSTTMLS20TTTTTT10TTTTTT0TTTTTT-10TTTTTT-20TTTMLSMLST-30MLSMLSMLSMLSMLSMLS-40SASSASSASSASSASSAS-50SASSASSASMLWMLWSAS-60MLWMLWMLWMLWMLWMLW-70MLWMLWMLWMLWMLWMLW-80MLWMLWMLWSAWMLWMLWl 水气反演设置Water Retrieval，设置为yes。 使用水气去除模型，数据必须具有15nm以上波谱分辨率，且至少覆盖以下
6、波谱范围之一： 1050-1210 nm (对应 1135 nm) 870-1020 nm (对应940 nm) 770-870 nm (对应820 nm) HSI选择820 nm。l 气溶胶模型根据影像所在地区的情况来设定，这里选择Rural（乡村）。提供两种气溶胶去除方法：2-Band（K-T）方法(类似模糊减少法)，如果没有找到适应的黑值（一般是阴影区或者水体），系统将采用能见度值来计算；所以即使选择了该选项也要给能见度。HSI数据由于缺少短波红外波段，这里选择None，采用能见度值参与气溶胶去除。能见度值大约参考值参见下表天气条件能见度晴朗40 to 100 km中等雾、阴霾20 to
7、 30 km厚雾、阴霾15 km 或者更少三、 高光谱数据参数设置1) 自动选择通道定义(推荐) 图 5高光谱设置2）高级设置里注意将Title Size设置成合适的值，一般设置成100-800不等，如有发现此类问题相关报错，请试着调试Title Size大小和图7中的 Image Title Size大小，一般Cache Size设置成物理内存的一半，Image Title Size大小设置成Cache Size的一半。图 6图 7FLAASH大气校正常见错误及解决方法FLAASH对输入数据类型有以下几个要求： 1、波段范围：卫星图像：4002500nm，航空图像：860nm-1135nm。
8、如果要执行水汽反演，光谱分辨率 preferences -miscellaneous:cache的大小，这个值正常是14Mb（0背景很少的情况下）;如果0背景较多，这个值还是需要设置大一些，比如100200m。4. ACC error:avrd:No nonblank pixels found IDL error: OPENR: Error opening file. Unit: 100, 为了能处理大数据，ENVI采用分块计算的方式，当Tile设置太小，而且有背景值（0），就会出现一个Tile中全部为0的情况，提示这个错误信息。 在高级设置里面（Advanced Settings），tile
9、 size：设置稍微大一些，如100200M等。5. ACC error:lsmooth2: IDL error: ACC_LSMOOTH2:Cannot continue with smoothing calculation ENVI的FLAASH提供领域纠正功能，但是MODIS、AVHRR等图像分辨率比较低，领域效应区分不出来。 解决方法是在在高级设置里面（Advanced Settings），将领域纠正（Use Adjacency Correction）设置为No。6. ACC error:modrd5:Nonfinite numbers in coefficient array coe
10、fIDL error:CDRIVER4V3R2:Wait for MODTRAN4 calculation to finish 提示传入MODTRAN模型参数有误，常常是由于太阳高度角太小或者太大引起的。提示这个错误之前会出现以下提示框。解决方法是确认填写的影像中心位置经纬度信息（西经为负数、南纬为负数）、影像成像时间（格林威治时间）是否正确。7.ACC error:autochanHIS数据缺少K-T气溶胶反演的所需的波段，因此不能使用K-T方法反演气溶胶。8、ACC error:autochanACC_AUTOCHAN:No water absorption channels select
11、ed这种错误一直没模拟出来，一般是由于水汽反演、大气模型的选择和飞行时间的问题，如飞行时间使用的是北京时间等。9、 ACC error:avrd IDL error:REBIN:Result dimensions must be integer factor of original dimen这个错位一般出现在你多次执行FLAASH工程文件时，没有重新设置输出文件而选择替代的时候出现。好的方法就是重新启动FLAASH和加载一次工程文件。结果错误1.结果中某一个波段或者多个波段全部为0或者负值 主要产生的原因是输入的辐射亮度数据值偏小。 可能有以下几种情况： (1)在传感器定标的时候选择的是表观
12、反射率（Reflectance）而不是辐射率数据（Radiance）； (2)没有做传感器定标，即没有将DN值转换为辐射率数据； (3)选择了错误的波谱响应函数； (4)用BandMath做了辐射亮度的单位换算，在FLAASH中导入辐射亮度数据时，Scale Factor选择的不是1.0000。2.结果中极大值、极小值非常多，也就是010000之外的值。当选择RGB假彩色显示的时候，出现花花绿绿的情况。 辐射定标得到的辐射率数据单位与FLAASH要求的单位不一样。 可能有以下几种情况： (1)用BandMath做了辐射亮度的单位换算，在FLAASH中导入辐射亮度数据时，Scale Factor
13、选择的不是1.0000。 (2)没有做单位换算。3.结果中部分像元为负值 这个属于正常现象。FLAASH是采用MODTRAN辐射传输模型模拟成像中的大气过程，而且很多大气属性都是通过图像来估算，加上大气组成的非均一性，即使MODTRAN4模型精度很高，也不能完全表达大气辐射传输的真实状况。当影像上有强吸收或者高反射地物时候，就会出现部分像元为负值（如深水、高密度）或者大于10000。 解决方法可以手动修改，如用周围的像元的平均值代替，可以使用ENVI下的The DEM Editing Tool工具。4.结果图像以RGB显示比原图像视觉效果要差，如模糊。 这个需要了解下遥感软件RGB显示机制。遥
14、感软件为了让遥感图像显示更加“艳丽”，方便解译，默认会对图像进行拉伸显示，一般是2%的线性拉伸。也就是我们常常会看到图像值有两个，一个是Scrn值，也就是拉伸之后的显示值，一个是Data值，也就是原始的图像DN值。另外一个方面，目前我们的RGB加色法显示都是基于8bit显示，也就是0255。 FLAASH大气校正之后的结果是16bit的整型，而且存在一些极小、极大值，这些对直方图整体形状有一定的影响，影响拉伸效果。解决方法是利用ENVI下的Interactive stretching工具，选择有效值范围进行拉伸。 还有一种情况是校正图像有很多背景值，比如经过几何校正的整景TM影像。背景及图像边缘处的像元在大气校正之后变成负值或者0值，由于这样的像元数量多，对图像的整体拉伸影响很大。解决方法就是将这些像元掩膜掉，如在ROI Tool中，利用Option-Band Threshold to ROI建立一个ROI进行图像裁剪。5.结果图像为什么像元值大多是大于1 ENVI FLAASH考虑到数据储存和后续处理，将大气校正得到的反射率结果乘以10000变成16bit整型。 如果想让反射率结果在01范围，可用BandMath，表达式为b1/10000.0。
环境小卫星高光谱数据FLAASH精确大气校正方法
