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FLAASH大气校正随想

技术文档 admin 489次浏览 已收录 0个评论

  FLAASH大气校正工具是ENVI提供给用户的大气校正工具,大气辐射传输模型MODTRAN5.2(ENVI5.3.1),多次散射模型使用的DISORT,默认流数为8,具有极高的大气路径辐射计算能力。
  MODTRAN其实主要模拟透过率与辐射亮度,波长单位可以是波数或者纳米,微米等,我们做大气校正,主要是利用其模拟的辐射亮度变量。FLAASH底层是调用MODTRAN进行辐射传输模拟,我们知道进行辐射传输模拟需要几个变量,主要有卫星成像几何,包括四个角度,太阳天顶角,太阳方位角,卫星天顶角,卫星方位角。大气类型,比如中纬度夏季,中纬度冬季,热带大气,这些变量除了提供大气廓线外,还主要提供两个气体参数,大气水汽跟臭氧,大气水汽对红外波段影响较大,臭氧对短波有一定影响,一般来说,大气廓线很难获得,然而大气水汽跟臭氧是可以获取,气象卫星产品或者模式预报数据都有此类产品。气溶胶类型,MODTRAN中默认了几种类型,除了特别设置外,建议使用乡村型类似于6S模型的大陆型气溶胶。气溶胶光学厚度,MODTRAN与FLAASH中不要求输入气溶胶光学厚度,但是要求输入大气可视距,大气可视距与大气能见度大约是1.3倍的关系,无论是大气可视距还是大气能见度在MODTRAN模型中都是与气溶胶光学厚度相关的,这个关系与大气类型与气溶胶类型相关,具体可以找相关论文。海拔高度,海拔高度主要是用于计算气压的,应为直接提供气压困难,所以使用压高转换公式求得。观测路径,可以设置水平观测,斜观测,垂直观测。卫星光谱响应函数,光谱响应函数主要是用于对计算出的辐射亮度进行卷积积分的。
  那现在我们看看FLAASH中可以设置哪些变量以及有哪些好处与不好之外?1 FLAASH可以设置卫星角度,即卫星天顶角与方位角,但是仅能设置一个,如果卫星幅宽很大,卫星角度变化很大,比如MODIS的55°,那么FLAASH校正不了,然而像Landsat系列卫星天顶观测且卫星角度变化小,就非常适合了,再说卫星方位角,如果变化大也不行,如果天顶观测,那么这个可以忽略。2 大气类型,FLAASH中可以设置,但是不能设置水汽与臭氧,虽然不能设置,但是如果卫星包含水汽吸收波段,FLAASH可以帮你估计大气水汽。3 气溶胶类型,可以设置。4 气溶胶光学厚度,FLAASH中气溶胶光学厚度参数使用的是大气能见度,默认是40km,如果卫星包括相关波段,那么FLAASH可以帮你估计能见度值,我们知道Landsat可以设置气溶胶反演,而实际上,四个波段的也是可以的。4 海拔高度,可以设置。5 卫星高度,设置卫星高度主要是用于设置MODTRAN的观测路径的。6 太阳角度设置,FLAASH通过设置影像中心经纬度与成像时间,内部求解太阳角度。7 光谱响应函数,可以设置。
  FLAASH这么多输入参数,哪些是主要是的,影响较大呢?一般我们用来做大气校正的影像一般比较“清晰”,说明气溶胶光学厚度较小,这个时候能见度这个值,很关键,而如果影像很“朦胧”,那气溶胶光学厚度就更重要了,与此同时,气溶胶类型影响也开始变大。成像几何影响很大,所以想MODIS、FY3这种中等分辨率卫星是无法对整景影像大气校正的,如果你做一小块,那么你要设置好成像角度。水汽参数,这个参数对于水汽吸收波段的校正比较重要。臭氧这个参数没有那么重要,是因为这个参数全球分布具有一定规律。说到底,气溶胶光学厚度参数基本上很重要,也不易获得。那么有这么几个渠道可以获取,一是Aeronet站点数据,注意没有550nm处的AOD,二是各种卫星AOD产品,比较著名的有MODIS的MOD04产品,三是从影像中估计。从影像中估计也分为两种,自己做气溶胶反演与利用FLAASH估计,FLAASH估计的话,需要设置好相关参数。下面看一个使用默认能见度参数,FLAASH过校正的例子。
一景比较“清晰”ZY-3影像。

使用默认40km参数FLAASH结果:

使用FLAASH估计能见度后结果:

看起来基本上相同,我们看一下直方图:

图中,红线是默认参数,绿线是优化参数后结果,可以看出红线的大量值小于0(红色虚线为界),我们再看下值统计结果。

从上图中可以看出,大于29%的值小于-28,说明大气校正失败的,存在过校正。再看参数优化后:

参数优化后,大约0.1%的值小于-26,效果立现。
所以,FLAASH后出现大量负值,可能不是你操作有问题,而是参数不对。


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坐标山科大遥感系小鲜肉一枚。
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