ENVI5.3中吉林一号卫星图像数据处理

"吉林一号"商业小卫星于2015年10月7日，在酒泉卫星发射中心发射升空，其包括1颗光学遥感卫星、2颗视频卫星和1颗技术验证卫星。卫星工作轨道均为高约650公里的太阳同步轨道。如下为光学遥感卫星传感器的主要参数。

图：吉林一号卫星主要参数

ENVI中完全支持吉林一号光学遥感图像数据的处理，包括数据打开、辐射定标、大气校正、正射校正、图像融合等处理。下面介绍在ENVI5.3.1中吉林一号数据处理步骤。

第一步：安装扩展工具

（1）下载App Store for ENVI：https://envi.geoscene.cn/appstore/

（2）在App Store for ENVI中，安装"中国对地观测卫星支持工具V5.3"。

注：如果已经安装了这个工具，可以在App Store中单击Update APP按钮。

（3）重启ENVI软件之后，会增加一个菜单：File->Open as->China Satellites->JL1-01A

第二步：打开吉林一号数据

吉林一号L1级数据格式跟其他商业数据类似，主要是TIF格式的图像文件和一个RPC文件（TXT格式），其他还包括快试图、元数据文件（.xml）、图像外轮廓线等，如下图为多光谱数据的所有文件截图。

图：吉林一号多光谱文件

有人会觉得，TIF格式的图像文件，打开不是很简单吗。其实这里说的打开数据，不仅仅是打开TIF格式的图像文件，还需要打开相关的文件和信息，如RPC文件、中心波长信息、定标参数等，甚至成像时间。

（1）在ENVI中，File->Open as->China Satellites-> JL1-01A，选择.tif文件，这里为：JL101A_PMS_20160404021401_000006763_202_0004_001_L1_MSS.tif

注：吉林一号多光谱包括蓝、绿、红三个波段，由于吉林一号官方未提供波谱响应函数和中心波长信息，这里使用QuickBird的中心波长。

（2）同样方法打开全色图像数据。

（3）在图层管理器中，多光谱图层右键选择View Metadata，打开多光谱元数据信息。可以看到打开了丰富的元数据信息。

有了这些信息，我们就可以很方便的进行后面的处理，包括辐射定标、大气校正、正射校正等处理。

图：元数据中的RPC信息

图：元数据中的波谱信息

注：由于吉林一号官方未提供波谱响应函数和中心波长信息，这里使用QuickBird的中心波长标识吉林一号的三个波段：蓝、绿、红。

图：元数据中的成像日期

第三步：图像处理

这里介绍辐射定标、正射校正和图像融合处理。

辐射定标

（1）在Toolbox中，打开/Radiometric Correction/Radiometric Calibration工具。

（2）在文件选择对话框中，选择多光谱数据。

（3）在打开的Radiometric Calibration面板，可以选择定标类型为辐射率数据。

注:由于官方未公布太阳辐照率数据，这暂时不能定标为大气表观反射率。

（4）选择输出路径和文件名。

图：辐射定标

正射校正

下面以多光谱图像正射校正为例，全色图像类似的正射校正处理。

（1）在Toolbox中，打开/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具。

注：如果有参考影像，可选择/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Using Reference Image，自动从参考影像中选择控制点参与正射校正。

（2）在文件选择面板中，选择第二步中打开的多光谱图像和DEM，DEM使用ENVI自带的全球200米分辨率DEM。

注：这里也可以选择辐射校正的结果图像。

（3）单击Next，在RPC Refinement面板中，本例子使用无控制点正射校正，切换Advanced选项。

输出象元大小（Output Pixel Size）：2.88
重采样方法（Image Resample）：Cubic Convolution

注：ENVI中自动计算的像元大小为4米（全色未1米），这个是计算整景平均值，星下点是2.88米或者0.72米

（4）切换Export选项，选择输出路径和文件名及格式。

全色图像类似的正射校正处理。

图：RPC Refinement面板

在无控制点正射校正的情况下，多光谱和全色的校正结果存在几何偏差，如下图为两个校正结果叠加在一起，上下、左右都存在几个像素的误差。可以通过图像自动配准工具进行几何配准。

图：全色和多光谱图像无控制点正射校正结果

（1）在Toolbox工具箱中，打开/Geometric Correction/Registration/Image Registration Workflow工具，启动自动配准流程化工具。

（2）在File Selection步骤中，单击Base Image File右侧的Browse按钮，选择全色正射校正结果作为基准图像；选择多光谱正射校正结果作为待配准图像，单击Next按钮进入Tie Points Generation步骤。

（3）设置Maximum Allowable Error Per Tie Point（最大允许误差）：3，其他参数默认，单击Next按钮进入Review and Warp步骤。

（4）自动生成的Tie点均匀的分布子在图像上，默认得到的RMS Error：0.68，400多个控制点，如下图所示。

图：自动寻找的Tie点

（1）勾选Preview选项，预览配准结果小于1个像元。

（2）在Review and Warp步骤中，选择Warping选项卡，各个参数如下：

校正模型（Warping Method）：Polynomial
重采样方法（Resampling）： Cubic Convolution
背景值（Background Value）： 0
输出像元大小（Output Pixel Size from）：Warp Image

提示：如果图像所在地区地形起伏较大，校正模块可选择局部三角网模型：Triangulation。