高分一號 PMS相機(jī)的多光譜數(shù)據(jù)擁有很好的空間分辨率（8米）和幅寬（60km），包括藍(lán)、綠、紅、近紅外4個(gè)波段。本文介紹利用ENVIFLAASH工具完成高分一號PMS多光譜圖像的大氣校正，主要分為以下三步：

l數(shù)據(jù)定標(biāo)

l波譜響應(yīng)函數(shù)制作

lFLAASH大氣校正

注：本文是在ENVI5.0下和ENVIclassic完成，其他版本基本類似。

1 數(shù)據(jù)定標(biāo)

利用以下公式可將GF-1衛(wèi)星各載荷的通道觀測值計(jì)數(shù)值DN轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星載荷入瞳處等效表觀輻亮度數(shù)據(jù)。

式中：Gain為定標(biāo)斜率；DN為衛(wèi)星載荷觀測值；Bias為定標(biāo)截距。

定標(biāo)參數(shù)參照表1，來源于中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心：http://www.cresda.com/n16/n1115/n1522/n2103/index.html

表1 高分一號星PMS相機(jī)的定標(biāo)系數(shù)

進(jìn)行數(shù)據(jù)定標(biāo)計(jì)算時(shí)候，我們可以有兩種方法選擇使用：

一、Bandmath

以下是利用Bandmath工具進(jìn)行定標(biāo)，這種方法靈活，不過需要一個(gè)一個(gè)波段定標(biāo)。

1)有了絕對定標(biāo)參數(shù)和定標(biāo)公式，選擇Toolbox/Band Ratio/BandMath工具很容易進(jìn)行傳感器定標(biāo)。

2)由于是單個(gè)波段文件的定標(biāo)，選擇Toolbox/Raster Management/LayerStacking將定標(biāo)后的單波段文件組合成一個(gè)多波段文件。

二、Apply Gain and Offset工具

我們可以使用Apply Gain and Offset工具。。

1)啟動(dòng)Toolbox/Radiometric Correction/Apply Gain andOffset。

2)在Gain and Offset Values中填入增益Gain值和偏移Offset。

3)選擇輸出路徑和文件名執(zhí)行定標(biāo)。

圖1Gain and Offset Values面板

計(jì)算好之后，繼續(xù)執(zhí)行以下步驟（原數(shù)據(jù)的儲存順序是BIP）：

(1)選擇Toolbox/Raster Management/ Edit ENVI Header->Edit Attributes->Wavelength，將每個(gè)波段的中心波長輸入——b1(503nm)，b2(576nm)，b3(680nm)，b4(810nm)

討論：由于沒有找到官方公布的中心波長信息，這里取與波譜響應(yīng)中反射率為1的波長。

目前為止，影像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作完成了。

2 波譜響應(yīng)函數(shù)

波段響應(yīng)函數(shù)，英文名為spectral responsefunction（SRF）或者叫RelativeSpectral Response (RSR) ，與寬波段傳感器出現(xiàn)。我們知道每一個(gè)波段都有一個(gè)波段范圍，比如HJ-b1(475nm)波段為520-430納米，實(shí)際上傳感器的感光元件在這個(gè)波段范圍內(nèi)的每一點(diǎn)所感應(yīng)的強(qiáng)度都是不一樣。在成像中，原則上講應(yīng)該根據(jù)波段響應(yīng)函數(shù)來進(jìn)行加權(quán)平均，但由于處理起來比較麻煩，而且一般的精度要求不太高，所以大多數(shù)圖像都是直接取了波段范圍內(nèi)的中點(diǎn)值來運(yùn)算。波段響應(yīng)函數(shù)是描述一定波長范圍內(nèi)（超出波段范圍）的量子效應(yīng)，當(dāng)需要精確計(jì)算像元響應(yīng)時(shí)候，比如大氣校正反演真實(shí)地表反射率，就需要使用波譜響應(yīng)函數(shù)。

任何傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)給出嚴(yán)格的波段響應(yīng)函數(shù)，高分一號也不例外。在中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心可下載：http://www.cresda.com/n16/n1115/n1522/n2118/186272.html。與資源一號02c和資源三號一樣，高分一號也是以.xls格式提供，值得注意的是，第三列和第四例后面有部分無值區(qū)，手動(dòng)填入0。

將數(shù)據(jù)拷貝到文本文件中。如下圖中為波譜響應(yīng)函數(shù)數(shù)字表達(dá)的一部分，第一列表示波長，后面五列分別表示一個(gè)全色和4個(gè)多光譜對應(yīng)波長的波譜響應(yīng)值。

圖2高分一號波譜響應(yīng)值

在ENVI中，使用波譜曲線來描述波譜響應(yīng)函數(shù)，也就是以波長作為x軸，波譜響應(yīng)值作為y軸，存儲格式為ENVI波譜庫文件(.sli)。下面介紹ENVIclassic中的波譜響應(yīng)函數(shù)的制作。

(1)啟動(dòng)ENVI Classic

(2)選擇Window->Start New Plot Window，ENVIPlot Window窗口中，選擇File->InputData->ASCII,如圖3所示，自動(dòng)將第一列作為X軸，后面3-6列作為Y軸。單擊OK。

(3)如圖所示，生成了4條曲線。選擇Edit->DataParameters，更改每一條曲線的名稱：b1,b2,b3,b4，便于區(qū)分。

(4)選擇File->Save Plot As->SpectralLibrary，將波譜曲線保存為波譜庫文件.sli。

圖3導(dǎo)入ASCII文件

圖4高分一號波譜響應(yīng)函數(shù)的曲線表達(dá)

注：如果出現(xiàn)以下情況，原因是沒有將多光譜波段1和波段2空白部分填補(bǔ)0。

圖5錯(cuò)誤情況

3 FLAASH大氣校正

（1）工具箱/RadiometricCorrection/Atmospheric Correction Module/FLAASH AtmosphericCorrection打開FLAASH大氣校正模塊；

（2）點(diǎn)擊InputRadiance Image，前面處理好的數(shù)據(jù)，在RadianceScale Factors面板中選擇Usesingle scale factor for all bands，由于定標(biāo)的輻射量數(shù)據(jù)與FLAASH的輻射亮度的單位相差10倍，所以在此Singlescale factor選擇默認(rèn)：10，單擊OK；

注：定標(biāo)后的單位是W⋅m⁻²⋅sr⁻¹⋅μm⁻¹，與FLAASH要求的單位（μW）/（cm²*nm*sr）相差10倍關(guān)系，因此在RadianceScale Factors中輸入10縮放系數(shù)。

（3）設(shè)置輸出文件及路徑設(shè)置；

（4）傳感器基本信息設(shè)置：

l成像中心點(diǎn)經(jīng)緯度FLAASH自動(dòng)從影像中獲取。

l傳感器高度（Sensor Altitude）：645km

注：寫這篇文檔時(shí)沒有得到官方正式數(shù)據(jù)，下面截圖是公布之前填寫的505，最終公布的數(shù)據(jù)為645km。

l像元大?。╬ixelSize）：8m

l成像區(qū)域平均高度可以通過統(tǒng)計(jì)DEM數(shù)據(jù)獲取

l成像時(shí)間：從數(shù)據(jù)頭文件中讀?。?XML），位置為：2013-09-0813:14:07；減去8換算GMT時(shí)間

（5）大氣模型和氣溶膠模型，根據(jù)經(jīng)緯度和影像區(qū)域選擇。

（6）氣溶膠反演方法選擇None（缺少短波紅外），能見度設(shè)置為40km。

圖6FLAASH大氣校正參數(shù)設(shè)置

（7）單擊MultispectralSetting按鈕，在FilterFunction File 導(dǎo)入光譜響應(yīng)曲線“gf-1pms.sli”，單擊OK；

（8）單擊AdvancedSettings，在高級設(shè)置中

lTile Size 默認(rèn)的是Cashsize 的大小，手動(dòng)改為50-100Mb（根據(jù)內(nèi)存大小設(shè)定），單擊OK；

l從xml文件中得到：97.0867

79.1983

討論：一般中低分辨率的影像近似天頂角：180和方位角：0，即垂直觀測。ENVIFLAASH的天頂角：90-180度，方位角：-180and 180，沒有查到高分一號的角度說明，這里選擇默認(rèn)。

圖7大氣校正高級參數(shù)設(shè)置

（9）設(shè)置好后，在大氣校正模塊面板中，單擊Apply。

（10）大氣校正完成后，檢查大氣校正的結(jié)果，分別加載校正前后的圖像（選擇CIR假彩色方式加載，可以更好的識別植被），查看典型地物的大氣校正前后的光譜曲線。

4 總結(jié)

從上面可以看到，對于未知的多光譜傳感器的FLAASH大氣校正，關(guān)鍵是獲取波譜響應(yīng)函數(shù)，而波譜響應(yīng)函數(shù)一般都是公開的。類似的方法可用于高分一號寬幅傳感器的FLAASH大氣校正。

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