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高光谱遥感实习报告

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高光谱遥感实习报告

目录

一.数据预处理 ............................................................................................................................... 2

1. 数据说明 ............................................................................................................................... 2

2.数据转换 ................................................................................................................................ 3 2.FLAASH大气校正 .................................................................................................................. 4 3.图像裁剪 ................................................................................................................................ 7

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二.光谱识别与地物分析 ............................................................................................................... 8

1.波段相关性分析 .................................................................................................................... 8 2.MNF变换 ............................................................................................................................... 8 3.端元提取 .............................................................................................................................. 10

3.1 2-D散点图法 ......................................................................................................... 10 3.2基于PPI的端元提取(N维散点图法) ................................................................ 13 三.实习心得 ................................................................................................................................. 19

一. 数据预处理

1. 数据说明

环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星(简称环境小卫星,简写HJ-1A /1B)于2009

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年3月30日开始正式交付使用,HJ-1-A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪(HSI),HJ-1-B星搭载了CCD相机和红外相机(IRS)。HJ-1A /1B卫星是继我国继气象、海洋、国土资源卫星之后一个全新的民用卫星。卫星投入使用后,对自然灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时的动态监测,对灾害和环境质量进行快速和科学评估,提高灾害和环境信息的观测、采集、传送和处理能力,为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提高科学依据。

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。HJ-1数据应用于自然灾害、生态环境之前,需要进行几何及光谱方面的预处理。ENVI在数据读取、图像配准、精确大气校正等方面提供了非常好的工具。

2.数据转换

目前,网上免费获取的 HJ-1A /1B卫星CCD和HSI影像的分发的格式主要有两种:CCD为Geotiff,每一个波段为一个Geotiff文件,并提供一个元数据说明(.XML); HSI为HDF5格式,也提供一个元数据说明(.XML)。

使用HJ-1数据读取补丁,启动ENVI->File->Open External File->HJ-1->HJ-1A /1B Tools工具。直接读取CCD、HIS、IRS数据,之后选择Basic Tools->Convert Data(BSQ,BIL,BIP),将刚才生成的文件转成BIL储存顺序的文件。至此,已经将HSI数据转成BIL储存顺序、带有中心波长信息、波段宽度信息的ENVI格式文件。

图1.1 HJ-1A /1B Tools面板

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图1.2 数据转换面板

图1.3 转换后显示的图像

2.FLAASH大气校正

大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响,获得地表的真实物理模型参数,如地物反射率、辐射率、地表温度等。

遥感影像的大气校正是预处理的重要组成部分。大气对电磁辐射的影响主要是吸收和散射,并叠加在地物的反射信号上,使遥感像元处的图像清晰度和对比度下降。大气校正可以去除大气及光照对地物反射的影响,从而提高图像质量并正确地显示地物波普信息。

ENVI中操作步骤:① Basic Tool>Preprocessing >Calibration Utilities>FLAASH ② Spectral>FLAASH

③ Spectral>Preprocessing>Calibration Utilities >FLAASH

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ENVI大气校正模块的高光谱处理主要有以下6个方面组成:⑴输入文件准备⑵基本参数设置⑶高光谱数据参数设置 ⑷高级设置 ⑸输出文件⑹处理结果

1)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(μW)/(cm2*nm*sr))。

图1.4 辐射率参数设置面板

2)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)等都可以在HDF5文件中获取。选择ENVI->File->Open External File->Generic Formats->HDF5,打开.h5文件。

Latitude (°N)

80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80

Jan. SAW SAW MLW MLW SAS MLS T T T T T MLS SAS SAS MLW MLW MLW

March SAW SAW MLW MLW SAS MLS T T T T T MLS SAS SAS MLW MLW MLW

May SAW MLW MLW SAS SAS MLS T T T T T MLS SAS SAS MLW MLW MLW

July MLW MLW SAS SAS MLS T T T T T MLS MLS SAS MLW MLW MLW SAW

Sept. MLW MLW SAS SAS MLS T T T T T MLS MLS SAS MLW MLW MLW MLW

Nov. SAW SAW MLW SAS SAS MLS T T T T T MLS SAS SAS MLW MLW MLW

表1.1 六种标准的大气模型

高光谱遥感实习报告

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