ENVI5.3.1高分2号影像预处理流程

ENVI5.3.1高分2号影像预处理流程

从中国资源卫星应用中心下载的高分2号数据归档为1级产品，需要经过一系列的预处理，主要处理流程包括：

• 多光谱影像→辐射定标→大气校正→正射校正
• 全色影像→辐射定标→正射校正
• 全色与多光谱数据融合

工具准备：下载扩展工具【ENVI_China_Satellites_Support_V5.3_37】和【nndiffuse_pan_sharpening_bil.sav】，分别拷贝到ENVI安装目录：“\Program Files\Exelis\ENVI53\”和“\Program Files\Exelis\ENVI53\extensions”下；

说明：“中国国产卫星支持工具 V5.3”支持自动更新GF-2定标系数（也支持手动添加最新定标系数），若要检查绝对定标系数是否正确，可以从“中国资源卫星应用中心”的网站下载；（PS：ENVI更新比较滞后，有时需要手动添加。）

下面以一幅名为GF2_PMS2_E101.8_N36.3_20190522_L1A0004014712的数据进行操作说明：

一、多光谱影像处理

1、辐射定标

1.1 打开ENVI，使用国产卫星扩展工具打开MSS影像，启动File→Open As→China Satellites→GF2，选择MSS.xml文件打开；

1.2 辐射定标需要高分二号传感器的绝对辐射定标系数，右键单击View etadata，查看元数据信息，这里软件已经自动正确读取两个绝对定标系数；

1.3 在Toolbox中，Radiometric Correction→Radiometric Calibration，在File Selection中选择待处理影像，点击OK；

1.4 弹出Radiometric Calibration对话框，Calibration type确认为Radiance，单击Apply FLAASH Setting，设置输出路径与文件名，点击OK开始执行；

1.5 辐射定标完成，可以看到定标后目视效果得到明显提升，统一地物的光谱曲线也发生了变化；

                辐射定标前                        辐射定标后

2、大气校正

2.1 FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息，ENVI5.3.1能自动识别GF2数据的头文件信息，可通过View Metadata→Spectral查看；

2.2 在Toolbox中，双击Radiometric Correction→Atmospheric Correction Module→FLAASH Atmospheric Correction工具启动FLAASH模块；

(1). 设置输入与输出文件信息：

• Input Radiance Image：输入辐射定标之后的数据；
• Output Reflectance File：单击按钮选择反射率数据输出目录与文件名，如果只在后面的文本框中输入文件名，则保存路径将为Output Directory for FLAASH Files中的路径；
• Output Directory for FLAASH Files：设置大气校正其他结果输出路径；
• Rootname for FLAASH Files：设置大气校正其他输出结果的根文件名

(2). 设置传感器及图像信息：ENVI5.3及以上版本能够对图像中心坐标和获取时间信息进行自动识别，所以只需要修改以下几点：

• Sensor Type：传感器类型，这里选择Multispectral→UNKNOWN→MSI;
• Ground Elevation：成像区域平均高度，可以通过DEM数据获取；没有DEM数据，可以查询平均海拔，此地区为3137m，输入3km即可；
• Pixel Size：4m；

(3). 大气模型和气溶胶模型：需要根据经纬度、影像区域以及成像时间选择

• Atmospheric model：Mid-Latitude Summer；
• Aerosol Model：Urban；
• Aerosol Retrieval：None；

2.3 Multispectral Settings：选择GUI设置方式，点击“Filter Function File”加载GF2-PMS2的光谱响应函数gf2_pms2_mss.sli；位于ENVI安装目录：*\Program
Files\Exelis\ENVI53\resource\filterfuncs下：

2.4 Advanced Settings：这里大部分都可以保持默认设置，但由于是多光谱数据，故需将Modtran Resolution设置为15cm-1.

2.5 所有设置完成之后，点击Apply执行大气校正，完成后会得到反演的能见度和水汽柱含量；

2.6 选择Display>Profiles>Spectral查看大气校正前后同一地物波谱曲线变化：

            大气校正前                       大气校正后

3、正射校正

3.1 点击File→Open打开大气校正后的影像，View Metadata查看其元数据信息，可以看到ENVI很好地识别了数据的RPC信息；

3.2 有了RPC信息之后，就可以基于这些RPC信息进行正射校正；点击Toolbox→Geometric Correction→Orthorectification→RPC Orthorectification
Workflow，打开正射校正流程化工具；

在File Selection面板中，Input File选择经过大气校正的多光谱数据，DEM File会默认选择全球分辨率为900米的DEM数据，我们这里保持默认（如果有更高分辨率的DEM数据，可以替换此数据），点击Next；

3.3 在RPC Refinement面板中，有四个选项卡可以选择。

如果有实测的或从其他途径获取的控制点数据，可以在该面板中进行添加，添加后在Statistics选项卡中可以看到相应的误差统计信息；

(1). 切换到Advanced选项卡，修改输出像元大小Output Pixel Size为4米，重采样方法Image Resampling选择三次卷积法，其他参数保持默认；

(2). 切换到Export选项卡，选择输出文件格式，设置输出路径及文件名，点击Finish；

到此，多光谱数据的处理就完成啦！

二、全色影像处理

1、辐射定标

1.1 打开ENVI，启动File→Open As→China Satellites→GF2，选择PAN.xml文件打开；

1.2 同样的方法打开辐射定标工具，参数设置如下：

• Calibration Type: Reflectance，全色影像定标为大气表观反射率；
• Output Data Type：Uint；
• Scale Factor：10000；

注：由于多光谱FLAASH大气校正的结果为扩大了10000倍的反射率数据，为了让融合图像效果好，需要将全色数据与多光谱数据的像元值变成一致。这里使用辐射定标工具将全色数据定标为大气表观反射率，并扩大10000倍。

2、正射校正

全色数据的正射校正操作与多光谱数据的正射校正完全相同，需要提醒的地方是GF2全色数据正射校正时输出像元大小需设置为1米，以便我们下面进行图像融合。

三、图像融合

1、几何配准：

图像融合之前，需要查看二者是否完全配准，如果没有完全配准，就需要对其进行配准，可以使用ENVI中的自动配准流程化工具，以全色数据为基准对多光谱数据进行配准；

本次操作正射校正后的多光谱和全色数据配准的比较好（目前，大部分高分辨率数据正射校正后多光谱和全色数据配准的均比较好），所以我们这里不进行图像配准，直接进行图像融合；

2、图像融合：

2.1 图像融合方法推荐NNDiffuse Pan Sharpening方法，融合的效果比较好；点击在Toolbox→Extensions→NNDiffuse Pan Sharpening (BIL)；

Input Low Resolution Raster选择上一步正射校正后的多光谱数据，Input High
Resolution Raster选择上一步正射校正后的全色数据，其他参数保持默认，点击OK运行；

注：NNDiffuse Pan Sharpening工具要求输入的多光谱和全色数据的空间分辨率是整数倍的（本例正射校正时分别将多光谱的全色的分辨率重采样为4米和1米，就是为了方便该工具的使用）。

2.2 浏览融合之后的影像与融合之前的多光谱影像，空间分辨率得到明显提升，颜色纹理也得到了比较好的保留。与全色融合后的光谱曲线整体升高。

总结：到此，对于遥感影像的完整预处理就完全结束了，本操作完全基于ENVI软件，以GF2 PMS2数据为例说明，处理流程相对完善，其他类似影像同样可以作为参考。

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