簡(jiǎn)介一份基于ENVI平臺(tái)處理Landsat8衛(wèi)星影像的完整實(shí)習(xí)報(bào)告面向地理信息科學(xué)、遙感專業(yè)學(xué)生及需要完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的讀者。資源貼合真實(shí)實(shí)驗(yàn)流程依次涵蓋波段組合、圖像裁剪與拼接、輻射定標(biāo)及反射率求算、FLAASH大氣校正、圖像融合Brovey變換、HSV變換、主成分變換、水體提取、植被覆蓋度、溫度反演大氣校正法和單窗算法以及監(jiān)督與非監(jiān)督分類、土地利用變化分析每個(gè)環(huán)節(jié)均包含詳細(xì)操作步驟、過(guò)程示意圖和最終結(jié)果圖并附實(shí)習(xí)心得體會(huì)。包體信息上壓縮包內(nèi)為單個(gè)docx文檔約7.92MB便于直接查看和編輯。目前已有1240人瀏覽學(xué)習(xí)適合希望系統(tǒng)掌握ENVI處理流程、制作溫度反演圖或撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的學(xué)習(xí)者。全文結(jié)構(gòu)按實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shù)據(jù)概況、操作步驟、結(jié)果對(duì)比遞進(jìn)圖文結(jié)合既可對(duì)照練習(xí)也可作為報(bào)告撰寫(xiě)的完整范例。1. ENVI 處理 Landsat8這次實(shí)驗(yàn)到底要解決什么問(wèn)題很多人第一次做 Landsat8 影像處理實(shí)驗(yàn)上來(lái)就在 ENVI 里“Open”一個(gè) TIFF 文件然后對(duì)著灰蒙蒙的影像發(fā)呆。Landsat8 的原始產(chǎn)品不是一張“照片”它是一組帶有元數(shù)據(jù)文件的 16 位浮點(diǎn)柵格每條軌道有 11 個(gè)波段包含多光譜、全色和熱紅外。ENVI 的價(jià)值在于把這套 30 米多光譜和 15 米全色波段通過(guò)輻射定標(biāo)、大氣校正、融合和裁剪變成一張能直接用于目視解譯和定量分析的反射率影像。這篇內(nèi)容就按“數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu) → 預(yù)處理鏈路 → 融合裁剪 → 驗(yàn)證成果”的順序把 ENVI 處理 Landsat8 的完整實(shí)驗(yàn)流程拆開(kāi)講每個(gè)環(huán)節(jié)給出菜單路徑、參數(shù)依據(jù)和踩坑記錄適合第一次做遙感實(shí)驗(yàn)的學(xué)生也適合要從頭建立批處理流水線的從業(yè)者。2. 讀懂 Landsat8 數(shù)據(jù)包文件結(jié)構(gòu)、元數(shù)據(jù)與 ENVI 打開(kāi)前的兩個(gè)檢查2.1 下載下來(lái)的一堆文件里哪幾個(gè)才是 ENVI 要的從 USGS 或地理空間數(shù)據(jù)云下載的 Landsat8 L1TP 產(chǎn)品解壓后會(huì)看到十幾個(gè)文件命名規(guī)律大致是LC08_L1TP_124044_20171025_20171030_01_T1這樣的前綴。對(duì)常規(guī) ENVI 實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)核心文件只有兩類以_B2、_B3、_B4、_B5、_B6、_B7結(jié)尾的 30 米多光譜 TIFF以及以_B8結(jié)尾的 15 米全色波段 TIFF。_B1是海岸氣溶膠波段主要用于水體與氣溶膠反演_B9是卷云探測(cè)波段_B10、_B11是熱紅外波段做地表溫度反演時(shí)會(huì)用到但普通的光譜分析實(shí)驗(yàn)通常把它們排除在外。除了 TIFF 本身MTL.txt 才是 ENVI 讀取信息的關(guān)鍵。它記錄了影像采集時(shí)間、太陽(yáng)高度角、太陽(yáng)方位角、輻射定標(biāo)系數(shù)REFLECTANCE_MULT 和 REFLECTANCE_ADD、地圖投影參數(shù)和經(jīng)緯度范圍。ENVI 的 Landsat 讀取器會(huì)優(yōu)先解析這個(gè)文本文件如果 MTL.txt 缺失或格式被破壞ENVI 就會(huì)報(bào)錯(cuò)或讀不出坐標(biāo)信息。所以打開(kāi)數(shù)據(jù)的第一步是確認(rèn) MTL.txt 和 TIFF 文件在同一個(gè)文件夾里且文件名前綴一致。提示不要手動(dòng)修改 MTL.txt 里的任何數(shù)值。個(gè)別教程會(huì)教人把 DATE_ACQUIRED 改成其他格式來(lái)修復(fù)影像日期顯示這是典型的“為了修表面問(wèn)題引入新問(wèn)題”。MTL.txt 一旦改動(dòng)ENVI 的讀取器可能在解析階段直接中斷。2.2 MTL.txt 里藏著哪些影響定標(biāo)的參數(shù)輻射定標(biāo)實(shí)驗(yàn)繞不開(kāi) MTL.txt 里的幾組參數(shù)。以REFLECTANCE_MULT_BAND和REFLECTANCE_ADD_BAND為例Landsat8 在 L1 級(jí)別數(shù)據(jù)里給了每個(gè)波段的反射率轉(zhuǎn)換系數(shù)公式是反射率 (DN × MULT ADD) / sin(太陽(yáng)高度角)。ENVI 的 Radiometric Calibration 工具會(huì)自動(dòng)讀取這些系數(shù)所以多數(shù)情況下不需要手工查。太陽(yáng)高度角參數(shù)同樣在 MTL.txt 里字段名是SUN_ELEVATION。這個(gè)值影響大氣校正時(shí)的大氣路徑長(zhǎng)度和地表輻照度計(jì)算FLAASH 模塊會(huì)自動(dòng)讀取。如果 MTL.txt 存在但某些參數(shù)缺失比如下載的是部分舊版本的 Landsat8 產(chǎn)品你會(huì)在定標(biāo)輸出里看到反射率整體偏大或偏小的異常這時(shí)候再把 MTL.txt 里的SUN_ELEVATION手動(dòng)填進(jìn) FLAASH 對(duì)應(yīng)欄位。2.3 用 ENVI 打開(kāi) Landsat8 影像的標(biāo)準(zhǔn)路徑與坐標(biāo)檢查打開(kāi) Landsat8 不推薦直接雙擊 TIFF 文件那樣 ENVI 只會(huì)把它當(dāng)作普通柵格打開(kāi)丟失波段名稱、波長(zhǎng)和投影信息。老版本的 ENVI 5.x 走File Open As Landsat Geo TIFF新版 ENVI 則統(tǒng)一到File Open External File Landsat 8。選擇文件時(shí)要注意你選中的是 MTL.txt 而非某個(gè)波段 TIFFENVI 會(huì)一次性把全部波段讀入并在 Data Manager 里顯示為L(zhǎng)C08_L1TP_..._MTL.txt這個(gè)名字的柵格文件。打開(kāi)后先做兩個(gè)檢查。第一在 Data Manager 里右鍵該文件選擇 View Metadata查看 Map Info 里的投影名稱正常應(yīng)該是UTM Zone 50N / WGS-84這類文本投影參數(shù)里有中央經(jīng)線和假東偏移值。第二看影像像素大小多光譜顯示30米全色顯示15米熱紅外顯示30米或100米重采樣后的 30 米。如果 Raster Info 里顯示“No Projection”或者坐標(biāo)范圍是 0 到幾百那說(shuō)明 MTL.txt 沒(méi)有被正確解釋按 2.3 節(jié)的報(bào)錯(cuò)處理。2.4 影像顯示發(fā)灰不是數(shù)據(jù)壞了快速拉伸到可判讀狀態(tài)打開(kāi)后的 Landsat8 影像大概率顯示為一片灰暗這不是數(shù)據(jù)壞了而是 16 位 DN 值范圍通常在 0 到 10000 以上ENVI 默認(rèn)用全動(dòng)態(tài)范圍拉伸導(dǎo)致地物對(duì)比度被壓縮在很窄的灰度區(qū)間。實(shí)驗(yàn)里最常用的手法是右鍵 Display 窗口選擇Enhance Linear 2%或者點(diǎn)一下主窗口工具欄里的“2% Linear”按鈕ENVI 會(huì)從直方圖兩端各截掉 2% 的極端像素把其余像元拉伸到 0 到 255。這一步不改變柵格數(shù)據(jù)本身只影響顯示做輻射定標(biāo)時(shí)用原始數(shù)據(jù)即可。做完 2% 線性拉伸后如果影像仍然一片死黑或者呈大面積的土黃色那就要回到數(shù)據(jù)源頭檢查是不是沒(méi)有成功讀到多光譜波段只導(dǎo)入了熱紅外波段?？?Data Manager 里的波段列表正常應(yīng)該有 11 個(gè)波段快捷鍵是右鍵文件選擇 Edit Header里面能看到每個(gè)波段的中心波長(zhǎng)。3. 輻射定標(biāo)與大氣校正ENVI 里把 DN 值還原成真實(shí)反射率3.1 先做輻射定標(biāo)TOA 反射率輸出與三個(gè)必調(diào)參數(shù)拿到 DN 值不能直接比較不同時(shí)間、不同太陽(yáng)高度角的影像所以第一步一定是輻射定標(biāo)。ENVI 的路徑在Toolbox Radiometric Correction Radiometric Calibration輸入選擇載入的 Landsat8 數(shù)據(jù)。工具會(huì)自動(dòng)列出所有波段實(shí)驗(yàn)里通常只需要保留 B2 到 B7 六個(gè)波段B8 全色波段單獨(dú)做融合時(shí)定標(biāo)B10/B11 熱紅外不在這一步處理。多余的 B1、B9 波段可以取消勾選減少計(jì)算量和文件體積。定標(biāo)輸出類型有兩個(gè)選項(xiàng)Radiance和TOA Reflectance。如果后面要接 FLAASH 大氣校正就必須輸出 Radiance單位是W/(m2·sr·μm)如果只是做單幅影像的對(duì)比分析直接輸出 TOA Reflectance 也夠用。輸出數(shù)據(jù)類型選 Float不要選 Byte因?yàn)槎?biāo)后反射率是 0 到 1 之間的小數(shù)Byte 會(huì)把小數(shù)舍入成 0 和 1整份數(shù)據(jù)就廢了。Scale factor 保持默認(rèn)值 1.0 即可ENVI 的 Landsat 讀取器會(huì)在定標(biāo)公式里自動(dòng)應(yīng)用 MTL.txt 里的系數(shù)。FLASSH參數(shù)抄作業(yè)清單放在 3.3 節(jié)詳細(xì)寫(xiě)這里先提醒一個(gè)新手常犯的錯(cuò)有人為了省事跳過(guò)定標(biāo)直接把 DN 值丟給 FLAASHFLAASH 也能運(yùn)行但輸出的反射率會(huì)整體放大幾千倍植被反射率測(cè)出來(lái)接近 30這明顯不對(duì)。3.2 大氣校正FLAASH 還是 QUAC我的選擇與理由Landsat8 定量分析里繞不開(kāi)大氣散射和吸收帶來(lái)的影響不做大氣校正典型的后果是藍(lán)波段反射率偏高、近紅外波段偏低NDVI 計(jì)算出來(lái)整體虛高。ENVI 提供兩種主流工具FLAASH 和 QUAC。FLAASH 是物理模型需要輸入傳感器類型、成像時(shí)間、地面高程、氣溶膠模式和初始能見(jiàn)度參數(shù)給全了精度更高尤其適合做多期影像對(duì)比和植被指數(shù)反演。QUAC 是快速近似工具不需要輸入大氣參數(shù)自動(dòng)從影像內(nèi)部端元估算平均大氣狀況速度極快適合做影像分類前的預(yù)處理。我的做法是凡是實(shí)驗(yàn)報(bào)告里涉及反射率對(duì)比、植被指數(shù)閾值分析、光譜角匹配一律用 FLAASH只是做假彩色合成和目視解譯QUAC 或者干脆不做大氣校正都行。Landsat8 的 30 米分辨率對(duì)大氣校正的要求不像高光譜那樣苛刻但 FLAASH 對(duì)消除藍(lán)綠波段的水汽吸收帶影響非常有效這點(diǎn)在植被光譜曲線上看得很清楚。3.3 用 FLAASH 做大氣校正的參數(shù)抄作業(yè)清單FLAASH 的入口在Toolbox Radiometric Correction Atmospheric Correction Module FLAASH Atmospheric Correction。輸入文件選 3.1 節(jié)輸出的 Radiance 數(shù)據(jù)參數(shù)按下面這份清單填。參數(shù)名稱推薦取值設(shè)置依據(jù)Sensor Type選 Landsat8 OLI不能選成 Landsat7 ETM波段設(shè)置會(huì)全部錯(cuò)亂Ground Elevation研究區(qū)平均高程單位為 km從影像元數(shù)據(jù)或 DEM 均值讀取平原填 0.05山區(qū)按實(shí)景填 1.0 到 3.0Atmospheric Model中緯度夏季 / 中緯度冬季按影像獲取月份和緯度選避免用熱帶模型Aerosol ModelRural 或 Urban城區(qū)選 Urban農(nóng)田/山區(qū)選 RuralInitial Visibility20 到 40 km藍(lán)天通透的影像填 40空氣質(zhì)量差填 10 到 20Water Retrieval開(kāi)啟后的波長(zhǎng)約 1130 nm對(duì)應(yīng) Landsat8 B11 波段用于水汽反演Aerosol Retrieval 選2-band (K-T)這是 ENVI 推薦值。輸出文件名單獨(dú)命名不要覆蓋定標(biāo)文件。運(yùn)行前還要確認(rèn)Output Reflectance勾選單位選%還是無(wú)量綱比值都行但后續(xù)計(jì)算 NDVI 時(shí)如果數(shù)值在 0 到 100 的范圍記得先除以 100。FLAASH 一次運(yùn)行通常需要幾分鐘Landsat8 一景影像約 8000×8000 像元處理速度取決于內(nèi)存。運(yùn)行完成后先看直方圖正常反射率影像的直方圖應(yīng)該在 0 到 0.6 之間集中分布水體波段反射率在 0.05 以下植被近紅外反射率在 0.3 到 0.5 之間。如果直方圖整體偏移到 0 到 10 的范圍多半是輸出單位選了%或系數(shù)填多了按 5.2 節(jié)排查。3.4 定標(biāo)結(jié)果怎么看光譜曲線與波譜庫(kù)對(duì)比做完 FLAASH別急著關(guān)閉工具用 ENVI 的Spectral Spectral Profile查看典型地物的波譜曲線。在 Display 窗口打開(kāi)大氣校正后的影像選擇水體、植被、裸土各取一個(gè)樣本點(diǎn)ENVI 會(huì)畫(huà)出六條波譜曲線。把鼠標(biāo)懸停在曲線窗口的橫坐標(biāo)上能看到每個(gè)波段的中心波長(zhǎng)位置與 USGS 波譜庫(kù)里的植被曲線做對(duì)比綠色植被在紅光波段B4出現(xiàn)吸收谷在近紅外B5迅速抬升中紅外B6/B7有兩個(gè)明顯的水汽吸收帶。如果曲線形態(tài)整體不對(duì)比如植被在藍(lán)光波段反射率高于綠光多半是大氣校正參數(shù)里的氣溶膠模式填錯(cuò)或能見(jiàn)度過(guò)小導(dǎo)致藍(lán)光補(bǔ)償過(guò)度。曲線形態(tài)對(duì)了但反射率絕對(duì)值偏小檢查 FLAASH 輸入文件是不是 Radiance 而非 TOA Reflectance單位不對(duì)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)量級(jí)錯(cuò)。4. 影像合成、融合與裁剪把 30 米多光譜變成 15 米彩色底圖4.1 波段合成的順序真彩色與假彩色怎么排大氣校正后的影像仍然是一個(gè)多波段柵格單獨(dú)查看每個(gè)波段是灰度圖展示成果時(shí)必須做 RGB 合成。ENVI 里最簡(jiǎn)單的方式是在 Display 窗口右鍵選擇Load RGB然后在 Band Selection 對(duì)話框里指定 R、G、B 三個(gè)通道對(duì)應(yīng)的波段。做真彩色R 選 B4紅、G 選 B3綠、B 選 B2藍(lán)得到的是人眼熟悉的自然色彩做標(biāo)準(zhǔn)假彩色R 選 B5近紅外、G 選 B4紅、B 選 B3綠植被顯示為紅色水體顯示為深藍(lán)色。如果不想每次重新選波段可以把合成結(jié)果保存為獨(dú)立文件。路徑是File Save As Save As ENVI Standard在 Select Bands 里按 B4、B3、B2 的順序加入輸出格式選 ENVI 默認(rèn)格式。這會(huì)生成一個(gè).dat文件和配套的.hdr頭文件后續(xù)在 ArcGIS 或 QGIS 里打開(kāi)時(shí)系統(tǒng)能從.hdr里讀到波段順序不會(huì)再顯示成混亂的色彩。4.2 Gram-Schmidt 全色融合Landsat8 全色波段的正確用法Landsat8 的多光譜波段分辨率是 30 米全色波段是 15 米融合的目的是把全色波段的高空間分辨率傳遞給多光譜波段同時(shí)保留多光譜的光譜信息。ENVI 的入口在Toolbox Pan Sharpening Gram-Schmidt這個(gè)算法是當(dāng)前對(duì) Landsat8 最穩(wěn)妥的選擇比 Brovey 和 PCA 融合的光譜失真小。操作時(shí)有兩個(gè)輸入多光譜文件選大氣校正后的 B2 到 B7 六波段影像全色文件選定標(biāo)后的 B8 波段。ENVI 會(huì)自動(dòng)把多光譜重采樣到與全色相同的像元大小15 米。關(guān)鍵參數(shù)里Sensor 選 Landsat 8輸出數(shù)據(jù)類型保持 Float重采樣算法選 Bilinear融合輸出路徑放在單獨(dú)文件夾。Gram-Schmidt 對(duì)全色和多光譜的空間配準(zhǔn)精度要求很高同一景影像內(nèi)部沒(méi)問(wèn)題但如果是拼接后的影像全色和多光譜之間可能有幾個(gè)像元的偏移先做好配準(zhǔn)再融合。融合完成后做一次目視檢查看道路邊緣有沒(méi)有白邊看農(nóng)田邊界是否清晰看城市建筑有沒(méi)有變色。如果植被區(qū)出現(xiàn)波紋或條帶狀亮暗差異參考 5.3 節(jié)處理。4.3 按研究區(qū)裁剪ROI 與矢量文件子集兩種路徑實(shí)驗(yàn)范圍如果只是研究區(qū)的一小塊直接裁剪能大幅提高后續(xù)計(jì)算效率也沒(méi)有必要把整景影像帶著跑。ENVI 提供兩種常見(jiàn)路徑按 ROI 裁剪和按矢量文件裁剪。ROI 裁剪適合現(xiàn)場(chǎng)圈范圍先在 Display 窗口用Overlay Region of Interest ROI Tool畫(huà)一個(gè)矩形或多邊形然后右鍵主窗口選擇File Subset Data via ROIs勾選需要裁剪的柵格輸出即可。注意 ROI 工具默認(rèn)用的是顯示窗口的坐標(biāo)系統(tǒng)如果裁剪目標(biāo)柵格的投影與顯示窗口使用的投影不一致ENVI 會(huì)提醒你坐標(biāo)轉(zhuǎn)換這時(shí)候不要直接點(diǎn) OK先確認(rèn)兩個(gè)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。矢量裁剪適合用現(xiàn)成的行政區(qū)邊界File Open External File Shapefile把矢量讀入再用File Subset Data from ROIs里的矢量轉(zhuǎn) ROI 工具把每個(gè)多邊形轉(zhuǎn)成 ROI再執(zhí)行裁剪。矢量坐標(biāo)與影像投影不一致時(shí)要先做投影轉(zhuǎn)換ENVI 的Raster Management Reproject Raster可以解決矢量本身的投影轉(zhuǎn)換則在 ArcGIS 里處理好再導(dǎo)入。4.4 多期影像拼接無(wú)縫鑲嵌的參數(shù)選擇如果實(shí)驗(yàn)區(qū)跨了兩景 Landsat8 影像先把它們鑲嵌成一整幅。ENVI 的Toolbox Mosaicking Seamless Mosaic是首選。添加兩幅影像后設(shè)置背景值為 0勾選Color Matching Apply Color MatchingENVI 會(huì)自動(dòng)計(jì)算兩景之間的直方圖匹配系數(shù)消除接邊處的色調(diào)跳變。融合方法選Feathering羽化寬度設(shè)為像元的 10 到 20 倍即 150 到 300 米這樣接邊過(guò)渡自然。鑲嵌完成后檢查兩景影像重疊區(qū)的建筑和道路是否錯(cuò)位。如果錯(cuò)位問(wèn)題通常出在兩景影像之間沒(méi)有做嚴(yán)格的幾何配準(zhǔn)。相鄰軌道的 Landsat8 L1TP 產(chǎn)品理論上已經(jīng)用地面控制點(diǎn)校正過(guò)但山區(qū)或者地形起伏大的區(qū)域仍有少量偏差可以先用Registration Image Registration Workflow做一次配準(zhǔn)再鑲嵌。5. ENVI 處理 Landsat8 的避坑清單常見(jiàn)問(wèn)題與排查方法5.1 元文件讀不出來(lái)或日期顯示 1970-01-19現(xiàn)象按Open External File Landsat 8選 MTL.txt 后ENVI 報(bào)錯(cuò)“Unable to read metadata”或者生成的柵格日期顯示為 1970-01-19經(jīng)緯度范圍全部為 0。原因通常是下載的數(shù)據(jù)包被解壓軟件修改過(guò)目錄結(jié)構(gòu)MTL.txt 與 TIFF 不在同一文件夾或者 MTL.txt 的文本編碼被改變。解決方法是把 MTL.txt 和所有 TIFF 重新放到一個(gè)全新文件夾根目錄下確保文件名前綴完全一致再用 Open External File 打開(kāi)。日期顯示 1970 的另一個(gè)案例是用戶從舊版本 ENVI 打開(kāi) L1TP 產(chǎn)品舊讀取器無(wú)法完整解析新格式的日期字段解決方式是升級(jí) ENVI 版本或用Edit Header Time手動(dòng)導(dǎo)入采集日期。5.2 FLAASH 大氣校正輸出全是黑色或暗角異常現(xiàn)象運(yùn)行 FLAASH 后輸出的影像大面積為黑色或者邊緣出現(xiàn)規(guī)則漸變暗影。原因檢查優(yōu)先級(jí)最高的一項(xiàng)是輸入的文件類型不對(duì)——FLAASH 要求輸入輻射亮度單位是W/(m2·sr·μm)如果輸入了 DN 值或 TOA Reflectance輻射亮度數(shù)值量級(jí)差出 1000 倍FLAASH 內(nèi)部按物理量估算大氣時(shí)就會(huì)把信號(hào)整體壓低或抬升到異常范圍。第二可能是 Scale Factor 被設(shè)置為過(guò)大數(shù)值導(dǎo)致輸出數(shù)值被壓縮到接近 0。解決方法是回到輻射定標(biāo)步驟輸出類型明確選 Radiance并在 FLAASH 輸入面板確認(rèn)“Input Radiance Units”是W/(m2·sr·μm)。如果已經(jīng)運(yùn)行過(guò)直接在 Raster Info 里查看波段單位不是這個(gè)單位就重做。5.3 融合后植被區(qū)出現(xiàn)“條紋”或光譜振蕩現(xiàn)象Gram-Schmidt 融合輸出在林地、農(nóng)田區(qū)域出現(xiàn)橫向或縱向的細(xì)條紋。多數(shù)情況不是融合算法本身的問(wèn)題而是全色波段在融合前沒(méi)有正確去噪。Landsat8 全色波段本身偶爾會(huì)有探測(cè)器響應(yīng)差異導(dǎo)致的輕微條帶另外融合時(shí)全色波段與多光譜波段之間如果有云和云的陰影也會(huì)在邊緣處產(chǎn)生明暗交替的異常。處理方法是先對(duì)全色波段做一次 3×3 低通濾波用Filter Convolutions Low Pass去掉周期噪聲再進(jìn)行融合。如果條紋只出現(xiàn)在某個(gè)特定地物邊緣可以考慮在融合前先做多光譜與全色波段的波段配準(zhǔn)而不是直接處理融合結(jié)果。5.4 裁剪后影像經(jīng)緯度不對(duì)投影與范圍文件錯(cuò)位現(xiàn)象按 ROI 或矢量裁剪后輸出影像的范圍與預(yù)期不符經(jīng)緯度偏移了幾百米甚至更遠(yuǎn)。原因是 ROI 工具繪制時(shí)使用的是顯示窗口的投影而裁剪目標(biāo)影像本身是另一個(gè)投影。常見(jiàn)做法是在 ROI 工具里先把顯示坐標(biāo)切換到與目標(biāo)影像相同的投影或者直接用矢量文件裁剪并確認(rèn)矢量文件的投影與影像一致。若錯(cuò)位已經(jīng)發(fā)生不要嘗試手動(dòng)修正坐標(biāo)重新建立正確投影下的 ROI 再做 Subset整個(gè)過(guò)程不到兩分鐘。5.5 浮點(diǎn)影像顯示灰階拉伸與歸一化的小技巧現(xiàn)象大氣校正后的反射率影像打開(kāi)顯示為一片灰或者一片白任何地物都看不出層次。原因是反射率值范圍太小比如 0 到 0.5而 ENVI 默認(rèn)顯示時(shí)按全動(dòng)態(tài)范圍 0 到 65535 做映射導(dǎo)致對(duì)比度幾乎為零。解決方法是右鍵 Display 窗口選擇Enhance Linear 0% - 1%或者直接在工具欄輸入拉伸下限 0.02、上限 0.98。如果后續(xù)要把影像保存為 8 位 JPEG 或 GeoTIFF 輸出用File Save As Raster to IDL或Save As ENVI前用Toolbox Raster Management Stretch Data把反射率乘以 10000 轉(zhuǎn)為整數(shù)就不會(huì)在外部軟件里出現(xiàn)同樣的灰屏。6. 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的三個(gè)手法光譜曲線、像元統(tǒng)計(jì)與實(shí)地點(diǎn)位做完整套 ENVI 處理流程最后要回答一個(gè)很實(shí)際的問(wèn)題輸出的反射率影像到底準(zhǔn)不準(zhǔn)。我的驗(yàn)證習(xí)慣是先取光譜曲線。用Spectral Spectral Profile在影像上分別點(diǎn)選水體、植被、裸土繪制三條曲線對(duì)照 USGS 波譜庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線形態(tài)水體的近紅外、中紅外反射率趨近于 0整條曲線低平植被在 B4 有吸收谷、在 B5 有陡升裸土曲線平緩上升。如果地形特征明顯還能看到 B6、B7 處的土壤吸收差異。曲線形態(tài)能對(duì)上說(shuō)明輻射定標(biāo)和大氣校正的思路是通的。第二個(gè)驗(yàn)證方法是像元統(tǒng)計(jì)。在 ENVI 里對(duì)輸出影像計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Toolbox Statistics Compute Statistics查看 B4 和 B5 波段的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最小最大值。健康的反射率影像植被覆蓋區(qū)均值應(yīng)該在 0.1 到 0.3 之間標(biāo)準(zhǔn)差不大如果 B5 均值高于 0.5 或者出現(xiàn)負(fù)反射率回查定標(biāo)系數(shù)和 FLAASH 參數(shù)。用統(tǒng)計(jì)表再結(jié)合波段運(yùn)算算一次 NDVIToolbox Band Ratio NDVI或 Band Math 輸入(float(b5)-float(b4))/(float(b5)float(b4))結(jié)果里水體應(yīng)接近 -0.1 到 0植被應(yīng)在 0.5 以上這個(gè)區(qū)間是 Landsat8 常規(guī)影像的參考范圍。第三個(gè)手法是用現(xiàn)勢(shì)影像做空間位置驗(yàn)證。融合后的 15 米影像打開(kāi)后對(duì)比 Google Earth 或本地高分辨率影像選幾個(gè)特征明顯的點(diǎn)——橋梁、河流拐彎、道路交叉口放大到 1:5000 目視比對(duì)。如果橋梁和道路輪廓對(duì)齊說(shuō)明幾何校正和融合的空間精度沒(méi)有問(wèn)題如果出現(xiàn)幾米到十幾米的錯(cuò)位檢查兩個(gè)數(shù)據(jù)的投影基準(zhǔn)必要時(shí)用 ENVI 的 Image Registration 做一次局部配準(zhǔn)。做遙感實(shí)驗(yàn)這幾年我最深的體會(huì)是ENVI 處理 Landsat8 的每一步都能在界面上找到按鈕但參數(shù)為什么這么填、異常為什么這么排查才是實(shí)驗(yàn)報(bào)告真正有價(jià)值的部分。每次跑完一條流程把參數(shù)表和異常記錄存成一個(gè)文本文件下次換影像時(shí)照著重填一遍能省下大量反復(fù)試錯(cuò)的時(shí)間。希望這份處理路徑能幫你在自己的數(shù)據(jù)上少走幾步彎路。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取