ENVI支持下RapidEye—L1B数据处理方法
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2016-06-02
本文介绍了在ENVI下读取RapidEye—L1B数据、正射校正、图像配准及融合、大气校正、植被指数计算和立体像对DEM提取几个方面的内容。
1. RapidEye卫星及产品简介
RapidEye是商业多光谱遥感卫星，由加拿大MDA公司为德国RapidEye AG公司设计实施。整个系统包含5颗载有相同传感器卫星，每天即可以覆盖全球一遍。通过5个光谱波段获取影像：蓝、绿、红、红边、近红外。其中红边波段为分类和植被生长状态监测提供有效信息。
表1 RapidEye数据概述
RapidEye两个不同处理级别1B和3A，详细可下载详细说明文档：RapidEye标准影像产品介绍_v3.1_2011年2月版.rar
其中1B是可做正射校正和精确大气校正产品，有以下文件组成：
像素分辨率为6.5米，位深度为16比特无符号整型。
2. RapidEye影像产品的读取
ENVI 4.7及以上版本产品中，直接支持RapidEye 1B和3A数据产品。ENVI主菜单中选择File-> Open External File -> RapidEye，选择元数据文件（XML），直接读取RapidEye多波段数据，相应的部分元数据信息也能读入，如中心波长信息。
图：ENVI中打开的L1B产品
3. RapidEye影像正射校正
ENVI 4.7及新版本中支持RapidEye 1B的正射校正， 选择Map-> Orthorectification ->RapidEye->有控制点或无控制点正射校正。
没有控制点的情况下，依赖RPC文件及卫星本身性能能达到45米左右的几何精度。大多数情况采用的是控制点正射校正的方式。
4. RapidEye影像融合
RapidEye可以为遥感应用提供最高5m的空间分辨率，但在实际应用中5m的空间分辨率依然受到很大的限制。尤其是在越来越受到重视的面向对象的信息提取中，分辨率对信息提取有很显著的影响。因此可以采用分辨率融合的方式将高分辨率的影像和RapidEye多光谱影像进行融合，来提升影像的应用价值。
ENVI中适合RapidEye融合的方法主要是光谱高保真的Gram-Schmidt和Pansharpening。在融合之前需要对两个图像文件作精确配准，可以使用图像自动配准工具提供效率。下面是利用p5的2.5m全色影像和RapidEye进行配准。
图：选择控制点
图：配准结果
选择Transform -> Image Sharpening -> Gram-Schmidt Spectral Sharpening，使用GS方法融合，如下结果。
GS融合结果
5. RapidEye大气校正
RapidEye L1B产品的像素DN值代表是未经大气校正影像的绝对辐射定标值，乘了一个比例值拉伸到16bit范围。为了将像素DN值转换为辐射值，需要将DN值乘以辐射比例因子，如下：
RAD(i) = DN(i) * 辐射比例因子(i)
结果是像素的大气顶端辐射值，瓦特每立体弧度每平方米（W/m2 *sr*μm）。 这个辐射比例因子为1/100，可以在XML元数据文件中的“radiometricScaleFactor”属性中找到。
因此，使用ENVI中的FLAASH工具时候，只需要将影像文件顺序专场bip或者bil，在FLAASH面板中输入factor scale=1000（Flaash输入的要求为mW/cm2 nm sr）。
FLAASH支持支持RapidEye大气校正。
图：FLAASH参数面板
图：校正前后植被的波谱曲线
6. 植被分析
RapidEye包括一个红边波段，使用Spectral->Vegetation Analysis->Vegetation Index Calculator植被指数计算器可以计算五种实用的植被指数。除了常见的归一化植被指数、比值指数植被、增强型植被指数和大气阻抗植被指数，还可使用红边波段计算花青素反射指数1(Anthocyanin Reflectance Index 1-ARI)，ARI对叶片中的花青素非常敏感，ARI1值越大表明植被冠层增长或者死亡。
图：植被指数计算器
7. 立体像对提取DEM
利用立体相对提取DEM是航空摄影测量中的经典理论和方法，随着高分辨卫星的投入使用，利用卫星影像组成立体相对提取DEM已经成为了生产和研究的趋势，卫星影像较航空摄影照片不仅仅具有成本优势，还具有大尺度，更新快的特点。因此利用高分率卫星影像进行DEM的提取是遥感图像处理平台重要功能。
RapidEye卫星影像具有立体成像性能，利用ENVI中的DEM Extraction向导式工具，可以快速提取DEM数据。
(1) 选择File->Open Image File，选择.ntf的数据文件，ENVI自动识别RPC文件。
(2) 选择Topographic -> DEM Extraction- > DEM Extraction Wizard- > New，流程化工具一步步引导完成整个过程。
图：自动生成连接点
图：生成的DEM结果
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100tonu.html
1. RapidEye卫星及产品简介
RapidEye是商业多光谱遥感卫星，由加拿大MDA公司为德国RapidEye AG公司设计实施。整个系统包含5颗载有相同传感器卫星，每天即可以覆盖全球一遍。通过5个光谱波段获取影像：蓝、绿、红、红边、近红外。其中红边波段为分类和植被生长状态监测提供有效信息。
表1 RapidEye数据概述
RapidEye两个不同处理级别1B和3A，详细可下载详细说明文档：RapidEye标准影像产品介绍_v3.1_2011年2月版.rar
其中1B是可做正射校正和精确大气校正产品，有以下文件组成：
- 影像文件——影像产品以一组单波段 NITF 2.0 文件格式发送，并带有 RPC 值，波段间经过互配准处理。
- 元数据文件—— XML 格式元数据文件。元数据文件包括卫星姿态，卫星星历表，卫星温度测量值，线成像时，相机的几何特征以及辐射定标数据等相关的附加信息。
- 影像快视图文件—— TIF 格式
- 无用数据的掩膜文件（ UDM ）—— GeoTIFF 格式
像素分辨率为6.5米，位深度为16比特无符号整型。
2. RapidEye影像产品的读取
ENVI 4.7及以上版本产品中，直接支持RapidEye 1B和3A数据产品。ENVI主菜单中选择File-> Open External File -> RapidEye，选择元数据文件（XML），直接读取RapidEye多波段数据，相应的部分元数据信息也能读入，如中心波长信息。
图：ENVI中打开的L1B产品
3. RapidEye影像正射校正
ENVI 4.7及新版本中支持RapidEye 1B的正射校正， 选择Map-> Orthorectification ->RapidEye->有控制点或无控制点正射校正。
没有控制点的情况下，依赖RPC文件及卫星本身性能能达到45米左右的几何精度。大多数情况采用的是控制点正射校正的方式。
4. RapidEye影像融合
RapidEye可以为遥感应用提供最高5m的空间分辨率，但在实际应用中5m的空间分辨率依然受到很大的限制。尤其是在越来越受到重视的面向对象的信息提取中，分辨率对信息提取有很显著的影响。因此可以采用分辨率融合的方式将高分辨率的影像和RapidEye多光谱影像进行融合，来提升影像的应用价值。
ENVI中适合RapidEye融合的方法主要是光谱高保真的Gram-Schmidt和Pansharpening。在融合之前需要对两个图像文件作精确配准，可以使用图像自动配准工具提供效率。下面是利用p5的2.5m全色影像和RapidEye进行配准。
图：选择控制点
图：配准结果
选择Transform -> Image Sharpening -> Gram-Schmidt Spectral Sharpening，使用GS方法融合，如下结果。
GS融合结果
5. RapidEye大气校正
RapidEye L1B产品的像素DN值代表是未经大气校正影像的绝对辐射定标值，乘了一个比例值拉伸到16bit范围。为了将像素DN值转换为辐射值，需要将DN值乘以辐射比例因子，如下：
RAD(i) = DN(i) * 辐射比例因子(i)
结果是像素的大气顶端辐射值，瓦特每立体弧度每平方米（W/m2 *sr*μm）。 这个辐射比例因子为1/100，可以在XML元数据文件中的“radiometricScaleFactor”属性中找到。
因此，使用ENVI中的FLAASH工具时候，只需要将影像文件顺序专场bip或者bil，在FLAASH面板中输入factor scale=1000（Flaash输入的要求为mW/cm2 nm sr）。
FLAASH支持支持RapidEye大气校正。
图：FLAASH参数面板
图：校正前后植被的波谱曲线
6. 植被分析
RapidEye包括一个红边波段，使用Spectral->Vegetation Analysis->Vegetation Index Calculator植被指数计算器可以计算五种实用的植被指数。除了常见的归一化植被指数、比值指数植被、增强型植被指数和大气阻抗植被指数，还可使用红边波段计算花青素反射指数1(Anthocyanin Reflectance Index 1-ARI)，ARI对叶片中的花青素非常敏感，ARI1值越大表明植被冠层增长或者死亡。
图：植被指数计算器
7. 立体像对提取DEM
利用立体相对提取DEM是航空摄影测量中的经典理论和方法，随着高分辨卫星的投入使用，利用卫星影像组成立体相对提取DEM已经成为了生产和研究的趋势，卫星影像较航空摄影照片不仅仅具有成本优势，还具有大尺度，更新快的特点。因此利用高分率卫星影像进行DEM的提取是遥感图像处理平台重要功能。
RapidEye卫星影像具有立体成像性能，利用ENVI中的DEM Extraction向导式工具，可以快速提取DEM数据。
(1) 选择File->Open Image File，选择.ntf的数据文件，ENVI自动识别RPC文件。
(2) 选择Topographic -> DEM Extraction- > DEM Extraction Wizard- > New，流程化工具一步步引导完成整个过程。
图：自动生成连接点
图：生成的DEM结果
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100tonu.html
