本文介绍依据ENVI软件，完成对Landsat 7遥感印象加以预处理与多种不同大气校对办法的操作。
1 数据导入与辐射定标
关于数据的下载，网络中相关资源许多，这儿不再赘述。
在咱们所取得的遥感印象原始数据中，每一个像素对应的像元值往往是未经清晰量化、没有一致量纲的数据（DN值，即Digital Number）；而当咱们需求利用遥感印象的信息对地物特点进行剖析时，则往往需求其辐射亮度值、反射率值等。因而，咱们首要需求通过“辐射定标”操作完成上述数据之间的转化。
（1） 将图画压缩包（例如“LE71230392011231EDC00_RGF_21.rar”)解压缩；翻开ENVI Classic 5.3（64-bit）软件，挑选“File”→“Open Image File”，在弹出的文件挑选窗口中分别选中压缩包中后缀名包括“B10”“B20”“B30”“B40”“B50”“B70”的六个“.tif”格局文件；点击“翻开”。
（2） 挑选“Basic Tools”→“Preprocessing”→“Calibration Utilities”→“Landsat Calibration”，在弹出的文件挑选窗口中挑选一个波段的图画。
（3） 在弹出的特点装备窗口中调整待定标卫星图画对应的传感器、数据获取日期、太阳高度角、对应波段数、电磁波类型（辐射或反射）、文件存储办法及地址等信息。其间，与卫星有关的信息能够由卫星图画的元数据信息中获取。
（4） 执行上述操作共六次，从而对压缩包中1、2、3、4、5、7六个波段的图画均进行辐射定标操作。
2 波段组成
如前所述，咱们本次选用一幅完好遥感图画中1、2、3、4、5、7六个波段的图画进行剖析操作，而上述定标操作后的成果是将各个波段的成果图画独自列出，并未连在一起；因而，为了使得后期剖析时，咱们能够取得一幅图画各个不同波段完好的改变曲线，咱们需求对上述图画进行“波段组成”操作。
（1） 挑选“Basic Tools”→“Layer Stacking”，在弹出的文件挑选窗口中挑选通过辐射定标后的六个波段的图画。
（2） 挑选后，需求观察六幅图画在待组成文件列表中的排列次序。因为后期咱们需求对组成后的图画各个波段的信息进行折线图办法的剖析操作，因而需求将待组成文件依照“中心波长值”由小至大的次序排列。点击“Reorder Files”即可完成这一功用。
（3） 次序排列结束后，检查投影信息等无误后，点击“OK”即可开端组成操作。
3 修改头文件
波段组成操作结束后，所得成果图画中包括了原有六个波段的信息。但因为组成过程中，咱们并未将每一个波段的信息“告知”软件，因而组成后的图画中六个波段的中心波长值为默认数值（分别为“1”“2”……“6”）。为处理这一问题，咱们需求手动为组成后的图画各个波段赋以其原有的波长数值。
（1） 在“Available Bands List”文件列表中右键挑选波段组成后的成果文件，挑选“Edit Header”功用。
（2） 挑选“Edit Attributes”→“Wavelengths”，依照图画各个波段原有中心波长信息对兼并后图画各个波段的波长信息进行修正，并注意将数据单位修正为“Micrometers”。
4 转化文件格局
由图能够看到，通过波段组成、修改头文件后的成果图画“allbands”的数据存储格局为“BSQ”形式，而接下来所需求进行的大气校对中，FLAASH办法需求原始文件的数据存储结构为“BIP”或“BIL”形式，因而，咱们需求对数据文件的存储格局加以转化。
（1） 挑选“Basic Tools”→“Convert Data (BSQ,BIL,BIP)”，在弹出的文件挑选窗口中挑选通过波段组成、修改头文件操作后的成果图画，点击“OK”。
5 QUAC快速大气校对
首要运用快速大气校对东西（QUAC）进行大气校对。这种校对办法将主动由图画中搜集不同地物的波谱信息，从而取得相关经验值，以进行大气校对。值得注意的是，这一大气校对办法只能够对多光谱、高光谱图画进行处理。
QUAC快速大气校对对待处理文件数据单位、数据存储格局等并没有要求，即咱们既能够运用通过上述过程转化得来的“BIL”格局文件，亦能够运用转化前的“BSQ”格局文件。
（1） 挑选“Basic Tools”→“Preprocessing”→“Calibration Utilities”→“Quick Atmospheric Correction”，在弹出的文件挑选窗口中挑选待处理图画文件，点击“OK”。
（2） 得到成果图画文件后，可在其上恣意方位处右键，挑选“Z Profile (Spectrum)”，即可检查图画中恣意方位像元所对应的波谱信息；若同时翻开多个窗口，则可在其间恣意一个图画窗口中右键，挑选“Geographic Link”，并将对应的窗口信息均调整为“ON”，即可完成同一区域的光谱信息多图画比照。下图即为通过QUAC快速大气校对后的图画与处理前图画的比照。具体比照成果将会在本文后半部分剖析。
6 简化漆黑像元法大气校对
漆黑像元法根本原理为：假定待校对的遥感图画上存在漆黑像元区域，且地表为朗伯面反射、大气性质均一，则反射率或辐照亮度很小的漆黑像元因为受到大气的影响，使得这些像元的亮度值相对添加；能够以为这一部分的添加亮度是因为大气的影响造成的。在此基础上，若将全图画一切像元的亮度值都减去这一数值，得到的成果即为减少了大气影响的校对成果图画。这一办法十分简单，且其所取得的校对精度能够满意一般的遥感研究与实践应用。
（1） 挑选“Basic Tools”→“Preprocessing”→“General Purpose Utilities”→“Dark Subtract”，在弹出的文件挑选窗口中挑选待处理图画文件，点击“OK”。
（2） 在弹出的窗口中挑选校对办法。共有三种校对办法可供挑选，分别为“Band Minimum”“Region Of Interest”与“User Value”。这三种办法的差异在于漆黑像元的选取办法有所不同——榜首种办法将会以波段最小值作为假设中的漆黑像元，第二种办法将会以图画中咱们所选取的研究区域的像素均匀值作为假设中的漆黑像元，而第三种办法将会以用户输入的数值作为假设中的漆黑像元。结合状况，咱们挑选榜首种办法进行操作。
（3） 点击“OK”，即可完成操作。
7 FLAASH大气校对
FLAASH大气校对办法适用于多光谱数据与高光谱数据，能够准确补偿大气对辐射的影响。这一办法选用MODTRAN4+ 辐射传输模型，通过印象像素光谱中的特征估量大气特点，能够有用去除水蒸气、气溶胶散射等效应带来的干扰，精度较高。
而另一方面，FLAASH办法相同对待处理数据有必定严格要求，如需求数据存储结构为“BIP”或“BIL”形式，像元值类型为通过定标后的辐射亮度或辐射率数据，数据单位为(W)/(cm2nmsr)。
（1） 挑选“Basic Tools”→“Preprocessing”→“Calibration Utilities”→“FLAASH”，在弹出的转化因子窗口中挑选第二项，即单一因子适用于一切波段的状况。因为咱们本次所运用数据原有光谱数值为标准单位，即(W)/m2 *m *rad，为了将这一单位换为FLAASH办法所能利用的单位，咱们需求将转化因子设定为10.00。
（2） 在随后弹出的装备对话框中，首要挑选输入图画文件、输出图画文件目录及名称，同时依据遥感印象的元数据，装备其间心点经纬度、传感器类型（传感器类型一旦选定，体系将会主动匹配传感器高度与像元巨细这两个参数）、飞行时间；同时依据实践研究区的状况，装备均匀海拔高度这一选项；其次，挑选合适的地球大气模型和气溶胶模型。其间，地球大气模型需求依据一张标准查找表确认，气溶胶模型则依据研究区域实践状况加以确认。
（3） 接下来，挑选“Multispectral Settings”。当根本设置中设置了水汽反演模型和气溶胶模型时，咱们需求相应地将多光谱相关特点加以装备，装备结束后点击“OK”。
（4） 悉数设置结束后，能够点击右下角的“Save”按钮，从而将本次对于FLAASH办法的悉数特点装备保存；在后期若对相同的遥感数据进行相同的操作时，保存特点装备能够免去屡次重复调整相关参数的工作，从而提高功率。
（5） 点击“Apply”，将会开端执行FLAASH大气校对。前期执行时，软件都在过程中中止运算，并报如下过错：
（6） 针对这一问题，尝试了网络论坛中所供给的一些办法，但过错仍然存在。随后注意到，方针文件夹中包括中文字段；虽说其他操作（如QUAC快速大气校对、简化漆黑像元法大气校对等）并未呈现报错的现象，但考虑到FLAASH办法较为杂乱，因而将方针文件夹改为纯英文途径，发现问题得到处理。
（7） 得到成果后，相同得到一份成果日志。
8 大气校对成果与其他处理比照剖析
8.1 三种大气校对办法成果与未校对成果比照剖析
如上图所示，左上、右上、左下、右下四幅图分别为QUAC快速大气校对、简化漆黑像元法大气校对、波段组成后未经大气校对、FLAASH大气校对所得到的成果图画。
由图可知，QUAC快速大气校对与FLAASH大气校对所得成果为辐射率数据，数据往往在1500至2000部分；而简化漆黑像元法大气校对和波段组成后未经大气校对的成果数值则多处于80以下。讨教老师后得知，不同大气校对所得到的成果数值单位有必定差异。而正因为四种图画数据单位不同，因而不能单纯比较其在数值上的差异，而是需求结合整幅波谱曲线图加以剖析。
能够看出，未经大气校对的成果与简化漆黑像元法大气校对成果十分相似，二者之间的差异很不显着；我以为，这是因为这种办法仅仅为将原图减去一个作为漆黑像元，而这一幅印象中最小像素值数值较小，使得简化漆黑像元法大气校对再减去这一数值后和原有像素相差不大导致的。QUAC快速大气校对与FLAASH大气校对所得成果与未经大气校对的成果差异显着，且两种校对办法均在0.5至0.6毫米处有由低升高的趋势，随后呈现出一个较大的下降趋势，并在0.8毫米左右变得较为陡峭。此外也能够看到，QUAC快速大气校对所得成果数值全体大于FLAASH大气校对所得成果。
8.2 定标前后成果比照与不同地物波谱曲线比照剖析
首要，需求将原有未通过辐射定标的六个波段图画数据组成，生成一幅包括六个波段但未通过辐射定标的成果数据。其间需求注意，所得成果相同需求修改头文件中六个波段的中心波长数值。将处理结束的数据放在一起比照、剖析。
以下每一幅大图都包括六幅小图。其间，榜首排最左边图为遥感图画，左上第二幅图为QUAC快速大气校对成果图，左上第三幅图为简化漆黑像元法大气校对成果图，最右侧图为未经辐射定标的成果图；下排榜首幅图为波段组成后未经大气校对成果图，下排右侧图为FLAASH大气校对所得到成果图。
（1） 上图所示为水体的光谱曲线。能够看到通过大气校对后的水体波谱曲线在波长较低时具有较高的反射数值，而均在0.7左右呈现大程度的下降，并迅速降低到零值邻近；随后持续下降，但全体下降速度变得较慢。这契合水体在蓝绿波段具有较强反射，而在其它波段，尤其是近红外波段处对辐射的吸收程度最大，反射甚至到达零的定论。下图则是另一处水体的光谱信息。能够看出两处水体光谱信息在细节上有必定差异，但全体趋势与数值十分相似。
（2） 下图为一处建筑物聚集地的辐射曲线图画。能够看出其通过校对后的光谱曲线在波长较小时全体数值较低，而在0.8左右有所上升，并在1.65邻近开端下降。此外，不难发现，这一建筑物的辐射曲线受到不同大气校对办法、是否进行大气校对、是否定标等印象较为强烈，五幅曲线图几乎均不相同。我以为这可能是因为住宅区受人为影响较大，地物较为杂乱，从而导致不同原理、不同精度的操作办法在最终所得成果上呈现较大距离。
（3） 以下两图为不同方位的两处植物的辐射曲线图画。能够看到，辐射图画在0.7至0.8邻近上升快速，并在0.9左右形成一个峰值；随后曲线趋势较为陡峭，到达1.5至1.6邻近再次迎来一个峰值，随后显着下降。这相同较为契合植物反射的规律，即在绿色光0.5邻近吸收率较高，反射率低；在可见光波段0.4至0.76处有一个反射峰值，而在近红外波段0.7至0.8处有一反射陡坡；且在1.0至1.1邻近有一峰值。可是亦能够看出，这儿的光谱曲线与纯正的植被光谱曲线比较，有一些细节并没有表现出来。
（4） 以下为本次比照过程中其它地区的图画和曲线。从这些图比照仍然能够发现之前得到的定论，即未经大气校对的成果与简化漆黑像元法大气校对成果十分相似，二者之间的差异很不显着；QUAC快速大气校对与FLAASH大气校对所得成果与未经大气校对的成果差异显着，在曲线升降趋势方面就包括很大的不同。此外，QUAC快速大气校对虽与FLAASH大气校对所得成果趋势较为相似，但前者数值仍然显着大于后者。
（5） 比照辐射定标前后成果图画的曲线图相同能够看出，在绝大多数状况下，辐射定标后光谱曲线与定标前比较，其曲线数值增加或下降趋势不变，可是改变的幅度的确发生了很大改变——辐射定标后的图画曲线由外形上看，能够看作将原有图画曲线“拉伸”，原有较为陡峭的部分变得较为陡峭，曲线上的极大值或极小值较之周围数据改变较大，显得愈加突出。
