基于資源一號(hào)衛(wèi)星QUICK和FLAASH大氣較正植被信息的表相

祝國(guó)祥，葉榮煉

(1.國(guó)家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，陜西西安 710048;2.重慶長(zhǎng)壽區(qū)晏家街道辦事處林業(yè)站，重慶長(zhǎng)壽 401221)

植被是覆蓋于地球表面一定區(qū)域和范圍內(nèi)各類植物群落的總和，它涵蓋了森林、草原、濕地等，其通過光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，供給人類及其生物氧氣、蛋白質(zhì)及能量，是人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的基礎(chǔ)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，協(xié)調(diào)生活和居住的環(huán)境所付予的林木、草原等綠色植被的覆蓋程度越來越備受關(guān)注，精準(zhǔn)定量獲取和監(jiān)測(cè)局部或全局的植被信息及其變化密切關(guān)系到地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、開發(fā)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)，為公眾所期盼。

隨著國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)越來越成熟和在多個(gè)領(lǐng)域的全面應(yīng)用，為精準(zhǔn)定量獲取局部或全局的植被信息帶來了便利，通過運(yùn)用大氣較正(以資源一號(hào)衛(wèi)星:ZY-1為例)獲取更為精準(zhǔn)的遙感影像，為解譯讀取和監(jiān)測(cè)更為豐富的植被消息和變化提供了可靠基礎(chǔ)。

1 獲取信息的基礎(chǔ)及大氣校正所運(yùn)用的軟件

遙感技術(shù)是以物體自身的電磁波輻射理論為基礎(chǔ)。依據(jù)不同物體所具有的各自的電磁波反射或輻射特性，通過特定的傳感器來理解和掌握物體的電磁波發(fā)射、反射、散射特性，電磁波傳輸特性等。大氣層中的電離層、水蒸汽、氧氣和臭氧等多物質(zhì)和地形地貌的衰減對(duì)電磁波傳播一定程度上直接影響準(zhǔn)確獲取和解譯遙感數(shù)據(jù)。ENVI(The Environment for Visualizing Images)和交互式數(shù)據(jù)語言IDL(Interactive Data Language)是一款由美國(guó)ITT Visual Information Solutions公司開發(fā)的應(yīng)用于遙感領(lǐng)域的模塊化遙感圖像處理軟件，運(yùn)用該軟件中的大氣校正模塊(Atmospheric Correction)一定程度上消除上述的影響因素，定量獲取遙感影像［1］。

2 處理過程

大氣校正是以消除大氣中的微離子、氣溶膠、二氧化碳和光照及地形地貌的衰減等多因素引起的散射和漫放射對(duì)地物反射的影響，獲得地物反射率和輻射率、地表溫度等真實(shí)物理模型參數(shù)，反演地物真實(shí)反射率的過程［1］。

2.1 ZY-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先，定標(biāo)ZY-1衛(wèi)星。通過“中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心”獲取公布的定標(biāo)參數(shù)，利用絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)將DN值圖像(即:地表反射電磁波，被衛(wèi)星的傳感器記錄下來電壓或數(shù)字值的數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為輻亮度圖像。

2.2 QUICK大氣較正

依據(jù)ZY-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合影像的屬性精度、面積精度、最小監(jiān)測(cè)圖斑等指標(biāo)與常規(guī)使用的法國(guó)SPOT-5、德國(guó)RapidEye數(shù)據(jù)接近，選擇相近的傳感器作為ZY-1衛(wèi)星傳感器類型。本文采用QuickBird作為ZY-1衛(wèi)星的傳感器類型執(zhí)行。

2.3 FLAASH大氣較正

2.3.1 獲取波譜響應(yīng)函數(shù)

由于獲取地物波譜信息的傳感器，針對(duì)每一個(gè)波段都有特定的波段范圍，傳感器上的感光元件在該波段范圍內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)所感應(yīng)的強(qiáng)度也不一樣，成像時(shí)是以該波段范圍地物電磁波輻射的加權(quán)平均獲取。波段響應(yīng)函數(shù)是描述一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)(超出波段范圍)的量子效應(yīng)，當(dāng)需要精確計(jì)算像元響應(yīng)時(shí)候，比如大氣校正反演真實(shí)地表反射率，就需要使用波譜響應(yīng)函數(shù)［2］?！癦Y-1”是通過“中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心”查詢獲取公布的傳感器的波段響應(yīng)函數(shù)，圖中為波譜響應(yīng)函數(shù)數(shù)字表達(dá)的一部分，第一列表示波長(zhǎng)，后面四列分別表示全色和3個(gè)多光譜對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的波譜響應(yīng)值。

2.3.2 制作波譜響應(yīng)函數(shù)波譜曲線

在ENVI中，使用波譜曲線來描述波譜響應(yīng)函數(shù)，也就是以波長(zhǎng)作為x軸，波譜響應(yīng)值作為y軸，存儲(chǔ)格式為ENVI波譜庫文件(.sli)。

2.3.3 啟用FLAASH大氣校正模塊校正遙感影像

將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)定標(biāo)后的單位是W·m-2·sr-1·μm-1，與大氣校正模塊要求的單位(μW)/(cm2*nm*sr)相差10倍關(guān)系，因此在Radiance Scale Factors中輸入10縮放系數(shù)。其它衛(wèi)星有關(guān)參數(shù)，采用原數(shù)據(jù)頭文件讀取，如傳感器高度、像元大小、成像中心點(diǎn)經(jīng)緯度、成像時(shí)間等。波段響應(yīng)函數(shù)選擇上述生成的波譜響應(yīng)文件。執(zhí)行校正生成相應(yīng)影像。

3 處理結(jié)果

比對(duì)QUICK和FLAASH大氣較正處理后的影像，在同一位置植被地物的光譜曲線反應(yīng)出一定的差異，大氣較正后的光譜曲線變化更為顯著，更能真實(shí)再現(xiàn)地表情況，影像上反映出該區(qū)域的植被地物信息也較為豐富(紅色更鮮艷)。

4 結(jié)論

通過FLAASH大氣校正后獲取的遙感影像提供了更為豐富的植被信息源，為解譯、讀取和定量分析地表植被信息夯實(shí)了基礎(chǔ)，但是處理步驟比較繁瑣。QUICK大氣校正在處理步驟較為快速，在獲取地表植被信息要求不太高的情況下，是一個(gè)可用的處理方法。

［1］鄧書斌.ENVI遙感圖像處理方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.

［2］基于FLAASH的國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的大氣校正.中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心.應(yīng)用簡(jiǎn)訊，2013(3).