ENVI5.3.1基于Landsat 8影像进行辐射定标和大气校正

文章目录

• 一、为什么要进行辐射定标和大气校正/li>
• 二、详细步骤
• • 1. 数据获取
  • 2、数据预处理
  • • 2.1 辐射定标
    • • 2.1.1 多光谱波段
      • 2.1.2 热红外波段（获得Band10辐射亮度图像）
      • 2.1.3 辐射亮度温度计算（仅单窗算法需要）
  • 2.2 大气校正
  • 2.3 图像镶嵌
  • 2.4 图像裁剪
  • • 2.4.1 矢量数据下载
    • 2.4.2 ArcGIS扣出自己需要的shp文件
    • 2.4.3 详细步骤
• 3.温度反演
• • 3.1基于单窗算法
  • • 3.1.1 公式
    • 3.1.2 计算
    • • 3.1.2.1NDVI计算
      • 3.1.2.2植被覆盖度数据计算
      • 3.1.2.3地表比辐射率计算
      • 3.1.2.3 大气透射率
    • 3.14 地表温度计算
  • 3.2 基于大气校正法
  • • 3.2.1 原理
    • 3.2.2 计算NDVI
    • 3.2.3 计算植被覆盖度数据
    • 3.2.4 计算地表比辐射率
    • 3.2.5 辐射亮度计算
    • 3.2.6 地表温度计算
  • 4 结果浏览与输出
• 参考文章：

–

一、为什么要进行辐射定标和大气校正/h1>

（1）辐射定标：辐射定标是将遥感传感器记录的无量纲DN值转换为具有实际物理意义的表现辐射亮度或者表观反射率的过程。
目的:消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。
（2）大气校正：将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率。
目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

二、详细步骤

1. 数据获取

地理空间数据云（https://www.gscloud.cn/#page1/1）

获取了Landsat-8卫星三个时间三个地区的数据：
例如某个数据集文件名为：LC08_L1TP_130037_20210212_20210212_01_RT，LC08表示卫星名称为Landsat-8。L1TP（Level 1 Precision Terrain (Corrected)）表示L1级数据，TP表示该数据已经进行地形校正和几何校正。130037表示获取的数据地区编 在WRS-2参考系统中的条带 为130，行编 为37。第一个20210212表示数据获取时间为2021年2月12日，第二个20210212表示为数据处理时间为2021年2月12日。

2、数据预处理

2.1 辐射定标

2.1.1 多光谱波段

打开Landsat 8头文件，显示未处理的真彩色图像，如图：

2.1.2 热红外波段（获得Band10辐射亮度图像）

打开Radiometric Correction中的Radiometric Calibration工具。在File Selection对话框中，选择数据
Lco8_L1Tr_130037_20210212_20210212_01_KT_MTL_Thermal，单击Spectral Subset选择Thermal Infrared1（10.9），即第10波段，打开Radiometric Calibration面板，点击OK，获得辐射亮度图像，如图：

2.4.2 ArcGIS扣出自己需要的shp文件

这里推荐这个up主的视频，里面有详细的介绍
ArcGIS快速抠出shp文件局部区域

2.4.3 详细步骤

将若尔盖行政区shp文件导入ENVI，并加载到视图中。

大气平均作用温度 Ta与近地面气温 T0（一般为2m）存在以下的线性关系：（注：Ta、T0的单位均为华氏度 K，而不是摄氏度，且影像用的是格林尼治时间，历史天气检索时用北京时间）
格林尼治时间+8=北京时间：（http://www.timebie.com/cn/greenwichmeanbeijing.php）

更准确的计算可利用ndvi将影像分为三部分，水体，自然表面，城镇，分别计算比辐射率做法为：
将ndvi值小于等于0的比辐射率赋值为0.995，大于0小于0.7的比辐射率赋值为(0.9589+0.086b2-0.0671b2b2)，大于等于0.7的比辐射率赋值为(0.9625+0.0614b2-0.0461*b2^2)

公式为：

(b1 le 0)0.995+(b1 gt 0 and b1 lt 0.7)(0.9589+0.086b2-0.0671b2^2)+(b1 ge 0.7)(0.9625+0.0614b2-0.0461*b2^2)

b1：ndvi
b2 植被覆盖度

计算之后可以得到地表比辐射率数据

3.1.2.3 大气透射率

在NASA官 (http://atmcorr.gsfc.nasa.gov/)中输入成影时间以及中心经纬度，则会提供上式中所需要的参数。得到：

大气在热红外波段的透过率τ为0.67，
大气向上辐射亮度L↑为2.97 W/(m2·sr·μm)，
大气向下辐射亮辐射亮度L↓为4.69W/(m2·sr·μm)。

3.14 地表温度计算

3.2.6 地表温度计算

公式：TS = K2/ln(K1/ B(TS)+ 1)

对于TM，K1 =607.76 W/(m2μmsr)，K2 =1260.56K。
对于ETM+，K1=666.09 W/(m2μmsr)，K2 =1282.71K。
对于TIRS Band10，K1= 774.89 W/(m2μmsr)，K2 = 1321.08K。

在bandmath中输入表达式：(1321.08)/alog(774.89/b1 + 1) – 273

4 结果浏览与输出

在图层管理器（Layer Manager）中的地表温度图像图层，右键选择 Raster Color Slices。将温度划分为五个区间：
30℃以上；25℃至30℃；20℃至25℃；15℃至20℃；低于15℃。
分别浏览几个温度区间的空间分布范围。
得出统计反演结果。

参考文章：

记 / ENVI5.3温度反演-单窗算法-操作要点（小白尔）

ENVI5.3土地覆盖分类、地表温度反演详细操作流程记录**
使用大气校正法对landsat-8tirs地表温度进行反演**
ENVI5.3.1使用Landsat 8影像进行辐射定标和大气校正实例操**作
ENVI5.3.1使用Landsat 8影像进行图像镶嵌和图像裁剪实例操作
ENVI5.3.1使用Landsat 8影像进行NDVI计算实例操作
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