大气校正6S模型 python

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mob64ca1413c518 2024-07-16 20:42:29

文章标签 大气校正6S模型 python 数据像素点分块 文章分类 Python 后端开发

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。

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	指标
轨道类型	太阳同步回归轨道
轨道高度	631km（标称值）
倾角	97.9080°
降交点地方时	10:30 AM
侧摆能力（滚动）	±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	1m分辨率全色/4m分辨率多光谱相机
光谱范围	全色	0.45—0.90μm
	多光谱	0.45—0.52μm
		0.52—0.59μm
		0.63—0.69μm
		0.77—0.89μm
空间分辨率	全色	1m
	多光谱	4m
幅宽	45km（2台相机组合）
重访周期（侧摆时）	5天
覆盖周期（不侧摆）	69天

说明：资料来源中国资源卫星应用中心网站，http://www.cresda.cn/CN/Downloads/dbcs/index.shtml

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

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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_L1A0000362235-MSS2.tiff）。

注：使用http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xjbj.html 扩展工具打开数据，可以直接使用/Radiometric Correction/Radiometric Calibration工具定标。

也使用国产卫星支持工具打开，安装 https://envi.geoscene.cn/appstore/

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_L1A0000362235-MSS2.tiff，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，http://www.cresda.com/n16/n1115/n1522/n2103/193529.html

注：使用http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xjbj.html 扩展工具打开数据，可以直接使用/Radiometric Correction/Radiometric Calibration工具定标。

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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_L1A0000362235-MSS2_Rad.dat）；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。

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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_L1A0000362235-MSS2_Rad_FLAASH.dat）；
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。

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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PMS2.sli）；
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：http://pan.baidu.com/s/1dDEqv2h

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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。

：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。

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