ENVI下GF4数据FLAASH大气校正

GF4简介

高分四号（GF-4）卫星于2015年12月29日在西昌卫星发射中心成功发射，是我国第一颗地球同步轨道遥感卫星，GF-4卫星搭载了一台可见光50m/中波红外400m分辨率、大于400km幅宽的凝视相机，采用面阵凝视方式成像，具备可见光、多光谱和红外成像能力，设计寿命8年，通过指向控制，实现对中国及周边地区的观测。

表 GF4基本参数

 

本文以一景2016年10月1日获取的华北地区L1A级别的GF4多光谱数据为例—GF4_PMI_E116.2_N40.1_20161009_L1A0000146327详细介绍ENVI下GF4数据大气校正。

图 GF4_PMI数据结构

 

对于GF4，下载到的L1A级别数据有以下三种命名结构：

GF4_PMI**表示该数据包含全色、多光谱和中波红外数据；

GF4_PMS**表示该数据仅包含全色和多光谱数据；

GF4_IRS**表示该数据仅包含中波红外数据。

处理流

GF4 L1A数据，推荐如下处理流程：

图 推荐的GF4数据处理流程

*注:

（1）     视具体应用，虚框内容为选作。对于“什么情况下需要做大气校正”可参考：

https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16362108.html。

（2）     GF-4几何校正包括正射校正和几何配准两个步骤，校正方法见：https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16553622.html。

数据打开

ENVI原生支持GF4数据，但由于GF系列定标参数每年都会通过中国资源卫星应用中心网站更新，导致ENVI原生工具无法获取最新的定标参数。由此推荐使用“中国国产卫星支持扩展工具”打开GF4数据，以保证使用最新的定标参数。

“中国国产卫星支持扩展工具”及安装方法见：https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16331270.html

“中国国产卫星支持扩展工具”安装完成后，在ToolBox中依次选择/Extensions/China Satellites Support/Open GF-4，在弹出的对话框中选择解压后的GF4_PMS_E116.2_N40.1_20161009_L1A0000146327.xml数据。

大气校正

大气校正此处采用FLAASH大气校正方法，对于光谱要求较低的应用也可采用快速大气校正(QUAC)方法，QUAC方法参数十分简单，此文不再赘述。

辐射率定标

FLAASH大气校要求输入数据必须为辐射率(Radiance)，因此先对GF4数据进行辐射率定标，操作方法为：

（1）     在ToolBox中依次选择/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，在弹出的“File Selection”选择GF4_PMS_E116.2_N40.1_20161009_L1A0000146327.tiff数据；

（2）     点击“Spectral Subset”按钮，在弹出的“Spectral Subset”面板中选择band2-band5波段，并点击“OK”。

图 GF4数据辐射率定标数据选择

 

*注：若此处不进行光谱裁剪，则在后面的FLAASH大气校正中会报如下错误，这是因为全色波段无法进行大气校正。

图 FLAASH错误

 

（3）     在弹出的“Radiometric Calibration”面板中点击“Apply FLAASH Settings”按钮，程序自动将定标结果设置为FLAASH要求的格式；

（4）     设置输出路径，点击“OK”按钮执行辐射率定标。

图 GF4辐射率定标

FLAASH大气校正

GF4数据FLAASH大气校正方法同常规多光谱数据类似，可参考以下链接：

• FLAASH设置详解：  https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16516469.html。
• FLAASH设置向导： https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16392934.html。
• 常见错误及解决方法：https://www.cnblogs.com/enviidl/p/16261538.html。

本文以下仅介绍GF4数据FLAASH大气校正关键参数设置。

基本参数设置

（1）     在ToolBox中依次选择/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction；

（2）     在弹出的“FLAASH Atmospheric Correction Model Input Parameters”面板中点击“Iput Radiance Image”按钮，在弹出的“FLAASH Input File”面板中选择定标后的数据并点击“OK”按钮。

图 FLAASH输入数据选择

 

（3）     在弹出的“Radiance Scale Factor”面板中选择“Use single scale factor for all bands”，“Single scale factor”保持默认。这是因为我们在辐射率定标时已经按照FLAASH要求进行了系数的缩放，故此处所有波段乘以1，即不再进行缩放。

图 FLAASH缩放系数设置

 

（4）     Sensor Altitude (km)：9999。GF4卫星高度为36000km，FLAASH大气校正允许Sensor Altitude最大值为9999。

 

*注：若Sensor Altitude设置为36000，则在后面的FLAASH大气校正中会报如下错误。

图 FLAASH报错

 

（5）     Aerosol Retrieval：None，不满足气溶胶反演条件，故设置为None。

图 GF4数据FLAASH大气校正基本参数面板

 

*注：Pixel Size (m)此处为基于RPC信息程序估算值，该值并不影响输出影像分辨率，因输出影像仍是基于RPC的虚拟坐标。

多光谱参数设置

（1）     点击“Multispectral Settings”按钮，在弹出的“Multispectral Settings”的面板中选择“Kaufman-Tanre Aerosol Retrieval”按钮，点击“Filter Function File”按钮；

图 GF4数据FLAASH大气校正多光谱设置

 

（2）     在弹出的“Select the Multispectral Sensor’s Filter Function File”的面板中点击“Open->New File”，定位到安装目录下的“…\ENVI5X\resource\filterfuncs”文件夹，选择gf4_pms.sli文件，选中该文件并点击“OK”按钮。

图 GF4数据FLAASH大气校正光谱响应函数选择

 

（3）     “Index to first band”设置为1。因为gf4_pms.sli光谱响应函数的第一个波段为全色波段，故此应跳过全色波段。

图 GF4数据FLAASH大气校正光谱响应函数设置

结果查看

选取典型绿色植被区域，查看大气校正前后光谱曲线如下：

图 GF4数据FLAASH大气校正前（右）后（左）绿色植被光谱曲线