环境小卫星CCD影像的精确大气校正（4.8及之前版本）
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2016-06-01
国产卫星技术越来越成熟，使用范围也越来越广。包括环境小卫星和资源卫星都拥有多光谱传感器，常用于定量遥感。本专题介绍利用ENVI FLAASH工具完成环境小卫星（资源卫星类似）的大气校正.
1数据定标
环境小卫星的CCD相机，利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为
L=DN/a + L<sub>0</sub>
式中L为辐亮度，a为绝对定标系数增益，L<sub>0</sub>为偏移量，转换后辐亮度单位为W⋅m−2⋅sr−1⋅μm−1。
定标系数直接可以从元数据文件（.xml）中找到如下列：
<absCalibType>(gain1,Fielddata,L=DN/g+L0,W*m^(-2)*sr^(-1)*um^(-1))B1:g 0.5782, L0 3.4608, B2:g 0.5087, L0 5.8769, B3:g 0.6825, L0 8.0069, B4:g 0.6468, L0 8.8583</absCalibType>
也可以参照表1所示。
表1 HJ1A/B星CCD绝对辐射定标系数
注：增益1的定标系数是通过实验室定标系数得到的，增益2状态的定标系数为场地替代定标获取。
(一) 有了绝对定标参数和定标公式，选择Basic Tool-> Band math工具很容易进行传感器定标。
(二) 由于是单个波段文件的定标，选择Basic Tool->Layer Stacking将定标后的单波段文件组合成一个多波段文件。
(三) 选择Basic Tool->Convert Data（BSQ,BIL,BIP），将定标后的文件转换为BIL格式文件。
(四) 在波段列表中，右键打开Edit header->Edit Attributes->Wavelength，将每个波段的中心波长输入——b1(475nm)，b2(560nm)，b3(660nm)，b4(830nm)
目前为止，影像数据准备工作完成了。
2 波谱响应函数
波段响应函数，英文名为spectral response function（SRF）或者叫Relative Spectral Response (RSR) ，与宽波段传感器出现。我们知道每一个波段都有一个波段范围，比如HJ-b1(475nm)波段为520-430纳米，实际上传感器的感光元件在这个波段范围内的每一点所感应的强度都是不一样。在成像中，原则上讲应该根据波段响应函数来进行加权平均，但由于处理起来比较麻烦，而且一般的精度要求不太高，所以大多数图像都是直接取了波段范围内的中点值来运算。波段响应函数是描述一定波长范围内（超出波段范围）的量子效应，当需要精确计算像元响应时候，比如大气校正反演真实地表反射率，就需要使用波谱响应函数。
任何传感器在设计时都会给出严格的波段响应函数，环境小卫星也不例外。如下图中为波谱响应函数数字表达的一部分，第一列表示波长，后面四列分别表示4个波段对应波长的波谱响应值。
图1 波谱响应值
在ENVI中，使用波谱曲线来描述波谱响应函数，也就是以波长作为x轴，波谱响应值作为y轴，存储格式为ENVI波谱库文件(.sli)。下面介绍ENVI中的波谱响应函数的制作。
(一) 选择Window->Start New Plot Window，ENVI Plot Window窗口中，选择File->Input Data->ASCII,如图2所示，自动将第一列作为X轴，后面4列作为Y轴。单击OK。
(二) 如图3所示，生成了4条曲线。选择Edit->Data Parameters，更改每一条曲线的名称：b1,b2,b3,b4，便于区分。
(三) 选择File- >Save Plot As->Spectral Library，将波谱曲线保存为波谱库文件。
图2 导入ASCII文件
图3 波谱响应函数的曲线表达
3 FLAASH大气校正
启动FLAASH模块，将准备好的数据输入，注意定标后的单位是W⋅m−2⋅sr−1⋅μm−1，与FLAASH要求的单位（μW）/（cm2*nm*sr）相差10倍关系，因此在Radiance Scale Factors中输入10缩放系数。
其他特殊参数设置主要如下：
传感器高度（Sensor Altitude）：650km
像元大小（pixel Size）：30m
Fileter Function File：选择前面生成的波谱响应文件。
其它参数参考FLAASH大气校正的参数说明。
4 总结
从上面可以看到，对于未知的多光谱传感器的FLAASH大气校正，关键是获取波谱响应函数，而波谱响应函数一般都是公开的。类似的方法可用于资源卫星的FLAASH大气校正。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100qsnl.html
1数据定标
环境小卫星的CCD相机，利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为
L=DN/a + L<sub>0</sub>
式中L为辐亮度，a为绝对定标系数增益，L<sub>0</sub>为偏移量，转换后辐亮度单位为W⋅m−2⋅sr−1⋅μm−1。
定标系数直接可以从元数据文件（.xml）中找到如下列：
<absCalibType>(gain1,Fielddata,L=DN/g+L0,W*m^(-2)*sr^(-1)*um^(-1))B1:g 0.5782, L0 3.4608, B2:g 0.5087, L0 5.8769, B3:g 0.6825, L0 8.0069, B4:g 0.6468, L0 8.8583</absCalibType>
也可以参照表1所示。
表1 HJ1A/B星CCD绝对辐射定标系数
注：增益1的定标系数是通过实验室定标系数得到的，增益2状态的定标系数为场地替代定标获取。
(一) 有了绝对定标参数和定标公式，选择Basic Tool-> Band math工具很容易进行传感器定标。
(二) 由于是单个波段文件的定标，选择Basic Tool->Layer Stacking将定标后的单波段文件组合成一个多波段文件。
(三) 选择Basic Tool->Convert Data（BSQ,BIL,BIP），将定标后的文件转换为BIL格式文件。
(四) 在波段列表中，右键打开Edit header->Edit Attributes->Wavelength，将每个波段的中心波长输入——b1(475nm)，b2(560nm)，b3(660nm)，b4(830nm)
目前为止，影像数据准备工作完成了。
2 波谱响应函数
波段响应函数，英文名为spectral response function（SRF）或者叫Relative Spectral Response (RSR) ，与宽波段传感器出现。我们知道每一个波段都有一个波段范围，比如HJ-b1(475nm)波段为520-430纳米，实际上传感器的感光元件在这个波段范围内的每一点所感应的强度都是不一样。在成像中，原则上讲应该根据波段响应函数来进行加权平均，但由于处理起来比较麻烦，而且一般的精度要求不太高，所以大多数图像都是直接取了波段范围内的中点值来运算。波段响应函数是描述一定波长范围内（超出波段范围）的量子效应，当需要精确计算像元响应时候，比如大气校正反演真实地表反射率，就需要使用波谱响应函数。
任何传感器在设计时都会给出严格的波段响应函数，环境小卫星也不例外。如下图中为波谱响应函数数字表达的一部分，第一列表示波长，后面四列分别表示4个波段对应波长的波谱响应值。
图1 波谱响应值
在ENVI中，使用波谱曲线来描述波谱响应函数，也就是以波长作为x轴，波谱响应值作为y轴，存储格式为ENVI波谱库文件(.sli)。下面介绍ENVI中的波谱响应函数的制作。
(一) 选择Window->Start New Plot Window，ENVI Plot Window窗口中，选择File->Input Data->ASCII,如图2所示，自动将第一列作为X轴，后面4列作为Y轴。单击OK。
(二) 如图3所示，生成了4条曲线。选择Edit->Data Parameters，更改每一条曲线的名称：b1,b2,b3,b4，便于区分。
(三) 选择File- >Save Plot As->Spectral Library，将波谱曲线保存为波谱库文件。
图2 导入ASCII文件
3 FLAASH大气校正
启动FLAASH模块，将准备好的数据输入，注意定标后的单位是W⋅m−2⋅sr−1⋅μm−1，与FLAASH要求的单位（μW）/（cm2*nm*sr）相差10倍关系，因此在Radiance Scale Factors中输入10缩放系数。
其他特殊参数设置主要如下：
- 一般参数设置
传感器高度（Sensor Altitude）：650km
像元大小（pixel Size）：30m
- 多光谱数据参数设置
Fileter Function File：选择前面生成的波谱响应文件。
其它参数参考FLAASH大气校正的参数说明。
4 总结
从上面可以看到，对于未知的多光谱传感器的FLAASH大气校正，关键是获取波谱响应函数，而波谱响应函数一般都是公开的。类似的方法可用于资源卫星的FLAASH大气校正。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100qsnl.html
