“珠海一號”衛(wèi)星星座，是中國首家由民營公司(歐比特)建設并運營的衛(wèi)星星座。整個星座由34顆衛(wèi)星組成，包括視頻衛(wèi)星、高光譜衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星、高分光學衛(wèi)星和紅外衛(wèi)星。“珠海一號”高光譜衛(wèi)星(OrbitaHyperSpectral，簡稱OHS)是珠海一號衛(wèi)星星座的第2組衛(wèi)星，于2018年4月26日發(fā)射，包括4顆OHS高光譜衛(wèi)星和1顆視頻衛(wèi)星，首次實現(xiàn)多顆高光譜衛(wèi)星組網(wǎng)，后續(xù)將繼續(xù)發(fā)射6顆OHS高光譜衛(wèi)星，到時10顆高光譜衛(wèi)星組網(wǎng)成星座，實現(xiàn)對地觀測快速響應。其數(shù)據(jù)可以廣泛應用在自然資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、城市建設管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、災害預報和災情評估、海洋環(huán)境調(diào)查等領域。

珠海一號OHS高光譜衛(wèi)星，空間分辨率為10m，成像范圍150km×2500km，譜段數(shù)32個，光譜分辨率2.5nm，波譜范圍400nm-1000nm。

OHS高光譜衛(wèi)星搭載多個OHS CMOS傳感器，分別為OHS-2A CCD1/2/3，OHS-2C CCD1/2/3和OHS-2D CCD1/2/3，本文以OHS-2D CCD2 L1級別數(shù)據(jù)為例，介紹OHS高光譜數(shù)據(jù)的處理流程，包括數(shù)據(jù)打開、輻射定標、大氣校正、正射校正。其他傳感器L1級數(shù)據(jù)處理流程相似。

以下操作是在ENVI5.5.3中完成，最低版本需要ENVI5.3。

一數(shù)據(jù)打開

OHS高光譜數(shù)據(jù)包含32個光譜波段，格式為一個波段一個tif文件和相應的RPC文件，帶有一個meta.xml元數(shù)據(jù)文件，打開可以查詢到衛(wèi)星、載荷、中心點經(jīng)緯度、成像時間、衛(wèi)星觀測角、太陽高度角等信息。

圖：OHS高光譜數(shù)據(jù)文件

(1)在ENVI App Store中安裝中國國產(chǎn)衛(wèi)星支持工具：打開/App Store/App Store，頁面上選擇中國國產(chǎn)衛(wèi)星支持工具，點擊Install App。安裝完成后，重啟ENVI。

圖：ENVI App Store工具

ENVI App Store工具的安裝和使用請參考：www.enviidl.com/appstore

(2)ENVI–> File –> Open As –> China Satellites –> OHS(ZhuHai-1)，在OHS高光譜數(shù)據(jù)的文件夾中選擇*_B15_CCD*_meta.xml文件，打開。加載數(shù)據(jù)并在數(shù)據(jù)管理中進行查看，自動對32個tiff文件進行了波段組合，并添加了中心波長、半高波寬，定標系數(shù)等字段信息，同時識別RPC信息。

注：第一次打開數(shù)據(jù)之后，自動在同目錄下生成*.meta和*.hdr文件，此文件格式為ENVI索引文件，下次打開此數(shù)據(jù)時，可以直接用File->Open打開 meta 文件即可。

圖：數(shù)據(jù)讀取

二輻射定標

用上面的方法打開OHS數(shù)據(jù)，軟件會自動根據(jù)不同傳感器的定標系數(shù)，結(jié)合元數(shù)據(jù)文件中的相應字段，轉(zhuǎn)化為ENVI中所使用的通用輻射定標公式的系數(shù)。故可直接使用ENVI輻射定標工具對數(shù)據(jù)進行定標。

(1)打開Toolbox/Radiometric Correction/Radiometric Calibration工具，選擇上一步打開的高光譜文件，點擊OK；

(2)在Radiometric Calibration面板，點擊Apply FLAASH Settings，設置輸出文件名，點擊OK輸出輻射定標結(jié)果。

圖：輻射定標界面

三大氣校正

使用FLAASH工具進行大氣校正，操作如下：

(1)Toolbox/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction，打開大氣校正面板；

(2)點擊Input Radiance Image按鈕，選擇上一步輻射定標的結(jié)果文件，點擊OK，在彈出的Radiance Scale Factors選擇Use single scale factor for all bands，默認為1，點擊OK按鈕；

(3)點擊Output Reflectance File按鈕，設置輸出反射率結(jié)果文件；

(4)根據(jù)數(shù)據(jù)情況輸入?yún)?shù)如下：

• Input Radiance Image：選擇上一步輻射定標后的結(jié)果；

• Radiance Scale Factors：選擇Use single scale factor for all bands，數(shù)值保持默認1

注：原始輻射定標結(jié)果的單位為W·m-2·sr-1·μm-1，FLAASH要求輸入輻亮度數(shù)據(jù)的單位為μW·cm-2·sr-1·nm-1，二者正好相差10倍，在做輻射定標時已經(jīng)做了Scale Factor單位轉(zhuǎn)換，故保持默認即可；

• Output Reflectance File：設置經(jīng)大氣校正后的地表反射率數(shù)據(jù)輸出路徑及文件名；

• Output Directory for FLAASH Files：校正過程中生成其他文件的存儲路徑，默認在當前用戶系統(tǒng)臨時文件夾下，如果該文件夾沒有權(quán)限或所在磁盤空間不足，建議修改至其他磁盤，否則會出現(xiàn)代碼為102的錯誤)；

• Rootname for FLAASH Files：輸出文件名前綴，可不填。

• Scene Center Location：影像中心經(jīng)緯度，從ENVI5.1版本開始自動讀取；

• Sensor Type：傳感器類型，這里選擇NKNOWN-HSI；

• Sensor Altitude(km)：傳感器高度，520km(ENVI默認不會自帶填入，手動輸入即可)；

• Ground Elevation(km)：影像對應區(qū)域地面平均高程。該值是一個大概值，可從對應DEM數(shù)據(jù)統(tǒng)計獲得或者借助Google Earth、ArcGIS Earth(本教程采用此方法)等地圖軟件獲取。此處輸入0.142，注意單位是km；

• Pixel Size(m)：像元大小，10m；

• Flight Date：影像獲取時間，自動獲取。注意此處需要輸入格林尼治時間

• Atmospheric Model：大氣模型，一般根據(jù)影像中心緯度和獲取月份確定，需借助幫助文檔完成。此處選擇Tropical；

• Water Retrieval：是否進行水汽反演，選擇Yes，此時下方Water Absorption Feature選項激活，有1135/940/820nm三個選項可選，此處選擇940；

• Aerosol Model：氣溶膠模型，有Rural、Urban、Maritime和Tropospheric四個選項可選。觀察影像可以發(fā)現(xiàn)影像50%被城市和工業(yè)區(qū)覆蓋。參考幫助文檔，此處選擇Rural；

• Aerosol Retrieval：氣溶膠反演方法，使用暗像元反射比模型估算影像氣溶膠含量和平均能見度，有None、2-Band(K-T)和2-Band Over Water三個選項可選。若做氣溶膠反演，需要短波紅外波段支持，此處選擇None；

• Initial Visibility(km)：初始能見度。根據(jù)影像獲取時大氣情況設置，如果氣溶膠無法反演時，該值將作為初始值參與大氣校正，此處保持默認即可；

• Spectral Polishing：光譜平滑。保持默認Yes；

• Width (number of bands)：光譜平滑窗口大小。數(shù)值越大，輸出反射率數(shù)據(jù)光譜越平滑，奇數(shù)值較偶數(shù)值計算效率略高。此處保持默認。

• Wavelength Recalibration：輸入波長校準。AVIRIS、HYDICE、HyMap、HYPERION、 CASI和AISA傳感器ENVI會自動校準，其他高光譜傳感器需要提供額外的光譜儀定義文件。此處保持默認No。

(5)參數(shù)面板下方點擊Hyperspectral Settings…，打開高光譜參數(shù)設置面板；反演水汽通道的波段，默認自動找相應的波段。

圖：多光譜設置面板

(6)參數(shù)面板下方點擊Advanced settings…，打開高級參數(shù)設置面板；

分塊處理(Use Tiled Processing): No，這里不建議選擇Yes，因為影像各波段前幾列或者后幾列存在大量的0值，可能會帶來錯誤；

其他各參數(shù)保持默認，點擊OK。

圖：高級參數(shù)設置面板

(7)在基本設置界面上點擊Apply，運行FLAASH大氣校正，得到地表反射率。

圖：大氣校正前(左圖)后(右圖)

四無控制點正射校正

數(shù)據(jù)經(jīng)過以上處理之后，RPC信息仍然保留，可直接進行正射校正。

圖：經(jīng)過輻射定標和大氣校正之后的數(shù)據(jù)保留了RPC信息

(1)Toolbox中打開/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow；

(2)Input File輸入上一步大氣校正得到的結(jié)果，DEM File默認ENVI自帶的全球DEM(若有高分辨率的DEM數(shù)據(jù)可以在此處使用)，點擊Next；

圖：輸入數(shù)據(jù)

(3)此處進行無控制點的正射校正，切換到Advanced，Output Pixel size設置為10，輸出坐標系保持默認，切換到Export，設置輸出結(jié)果，點擊Finish。

圖：設置輸出分辨率

圖：設置輸出結(jié)果文件

(4)得到正射校正之后的結(jié)果，對背景進行透明顯示設置。查看結(jié)果。

圖：經(jīng)過預處理的OHS高光譜數(shù)據(jù)

五基于參考影像的正射校正

與同一區(qū)域的哨兵2A數(shù)據(jù)進行對比，檢查無控制點對OHS數(shù)據(jù)的正射校正精度，在東西方向存在偏移，如下圖所示：

圖：無控制點校正之后的OHS數(shù)據(jù)與哨兵2A數(shù)據(jù)對比

下面使用基于參考影像的正射校正工具，以哨兵2A為參考影像，對OHS高光譜數(shù)據(jù)進行正射校正。

(1)Toolbox中打開/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Using Reference Image；

(2)在RPC Orthorectification Using Reference Image面板中，設置如下參數(shù)：

• Input Raster：具有RPC信息的待校正的OHS數(shù)據(jù)，此處輸入經(jīng)過輻射定標和大氣校正的結(jié)果

• Input Reference Raster：具有準確地理位置信息的參考影像，此處輸入哨兵2數(shù)據(jù)作為參考影像

• Input DEM Raster：覆蓋待校正影像區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，此處使用ENVI自帶的DEM

• DEM is Height above Ellipsoid：No，(DEM是否是橢球高)，如果這里使用ENVI自帶的全球900米分辨率的DEM，則按照默認No

• Requested Number of GCPs：25，需要采集的控制點最大數(shù)量

• Search Window Size：351，采集控制點時的搜索窗口

• Output Coordinate System：可選項，如果不設置，則輸出的正射校正結(jié)果默認是UTM WGS84坐標系的

• Output Pixel Size：X 10，Y 10，輸出像元大小為可選項，如果不設置，則輸出的像元大小為根據(jù)RPC自動計算的平均像元大小，建議手動設置輸出數(shù)據(jù)的分辨率。

• Resampling Method：Nearest Neighbor ，重采樣方法，高光譜數(shù)據(jù)保持光譜信息不變，此處選擇了最臨近法。

• Grid Spacing：10，像素柵格間距。保持默認10；這個值越大，校正速度越快，精度越低。

• Output Raster：正射校正結(jié)果輸出路徑及文件名。軟件會自動設置，可手動修改

• Output GCPs：控制點文件輸出路徑及文件名，軟件會自動設置，可手動修改；

(3)點擊OK，進行自動基于基準影像選GCP進行正射校正。

圖：基于參考影像的正射校正

校正之后得到的結(jié)果，再和哨兵2A數(shù)據(jù)對比，結(jié)果如下：

圖：基于哨兵2基準影像進行OHS正射校正的結(jié)果

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的hyperion高光谱参数_[ENVI] 珠海一号高光谱数据处理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。