ENVI高光谱分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,ENVI,高光谱分析技术,主要内容,1、高光谱简介,2、高光谱数据预处理,3、物质制图与识别、探测,4、植被分析,1、高光谱遥感简介,光学遥感技术的开展：,全色（黑白）彩色摄影多光谱扫描成像高光谱遥感,高光谱分辨率遥感（HyperspectralRemote Sensing）,用很窄（10-2）而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级,通常具有波段多的特点,光谱通道数多达数十甚至数百个以上,而且各光谱通道间往往是连续的,因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱（Imaging Spectrometry）遥感。,从光谱影像上获得光谱曲线,高光谱图像,空间成像的同时,记录下成百个连续光谱通道数据,从每个像元均可提取一条连续的光谱曲线,对高光谱图像的处理实质是对像元光谱曲线的定量化处理与分析,高光谱成像技术,成像光谱仪：,与地面光谱辐射计相比,成像光谱仪不是在“点上的光谱测量,而是在连续空间上进行光谱测量,因此它是光谱成像的；,与传统多光谱遥感相比,其光谱通道不是离散而是连续的,因此从它的每个像元均能提取一条平滑而完整的光谱曲线。,成像光谱仪系统介绍,航空成像光谱仪系统,国内系统：MAIS、OMIS-1、OMIS-2、PHI、WHI、LASIS,国外系统：AIS、AVIRIS、TRWIS、GERIS、HYDICEAISA、DAIS、CASI、HYMAP,AVIRIS,Spectral coverage:,VIS to NIR(400-2500nm),Spectral bands:224,Spectral resolution:10nm,FOV:30,IFOV:1.0 mrad,Digitization:12 bits,HYMAP,Spectral coverage:,VIS:400-800nm,15nm bands;,NIR:881-1335nm,14nm bands;,SWIR1:1400-1813nm,12nm bands;,SWIR2:1950-2543nm,16nm bands;,Spectral bands:126,FOV:60,IFOV:2.5 mrad(along_track),2.0 mrad(across_track),Pixels per line:512,航天成像光谱仪系统Hyperion/EO-1,国家：美国,时间：2000年11月卫星发射成功,扫描带宽：7.5km,空间分辨率：30米,在0.42.5m共有220波段:,可见光近红外(400-1000nm):60波段,短波红外(900-2500nm):160波段。,环境与减灾小卫星星座（HJ-1B）,2,、高光谱数据预处理,传感器定标,大气校正,11,传感器定标,传感器定标是针对设备本身,建立传感器每个探测元件输出的数据量化值（DN）与它所对应像元内的实际地物的辐射亮度之间的定量关系（陈述彭等,1998）。辐射亮度（辐射率）单位可为：（W）/（cm2*nm*sr）。,ENVI提供针对特定传感器的定标,包括ASTER、AVHRR、MODIS、MSS、TM、IKONOS、QuickBird、WorldView等；通用方法,包括：平场域定标、对数残差、内部平均反射率法和经验线性；针对热红外数据,还提供大气校正工具、相对通道发射率、归一化发射率、残差等定标工具。,为什么做大气纠正？,太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体外表然后再反射回传感器,原始影像包含物体外表,大气,以及太阳的信息,如果我们想要了解某一物体外表的光谱属性,我们必须将它的反射信息从大气和太阳的信息中别离出来。,大气散射,直接反射,邻接反射,大气校正方法,基于辐射传输模型,LOWTRAN,模型,MORTRAN,模型,ATCOR,模型,6S,模型,基于统计学模型,平场域定标,对数残差,内部平均反射率法,经验线性,基于简化辐射传输模型的黑暗像元法,基于统计的不变目标法,基于植被指数的大气阻抗植被指数法,ENVI大气校正模块,ENVI的大气校正模块的模型为MODTRAN 4+模型,它是由Spectral Sciences,Inc.(SSI)和Air Force Research Labs (AFRL)合作开发,ITT VIS进行整合和图形化。,ENVI的大气校正模块能够对高光谱、多光谱影像进行校正。,高光谱包括：HyMAP、AVIRIS、HYDICE、HYPERION、Probe-1,CASI、AISA等；,多光谱包括：ASTER、AVHRR、IKONOS、IRS、Landsat、MODIS、SeaWiFS、SPOT、QuickBird等,以及航空（860nm-1135nm）数据。,多光谱与高光谱的模型根底一样：MODTRAN 4+。这个模块通过高光谱像素光谱上的特征来估计大气的属性,可以有效地去除水蒸气,气溶胶散射,漫反射的邻域效应。采用向导式操作流程,还包括快速大气校正功能。,使用,ENVI,大气校正模块,输入文件准备,数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据,数据带有中心波长（wavelenth）值,如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM）,这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（Edit Header）。,数据类型,支持四种数据类型：浮点型（floating）、4-byte signed integers,2-byte signed integers,以及 2-byte unsigned integers。,数据存储类型：ENVI标准栅格格式文件,且是BIP或者BIL。,波谱范围：flaash能够做的数据光谱范围是0.42500m。,使用ENVI大气校正模块根本参数设置,传感器根本信息设置,使用ENVI大气校正模块大气模型,Model Atmosphere,Water Vapor,(std atm-cm),Water Vapor(g/cm2),Surface Air Temperature,Sub-Arctic Winter(SAW),518,0.42,-16 C or 3 F,Mid-Latitude Winter(MLW),1060,0.85,-1 C or 30 F,U.S.Standard(US),1762,1.42,15 C or 59,Sub-Arctic Summer(SAS),2589,2.08,14 C or 57,Mid-Latitude Summer(MLS),3636,2.92,21 C or 70,Tropical(T),5119,4.11,27 C or 80,Latitude(N),Jan.,March,May,July,Sept.,Nov.,80,SAW,SAW,SAW,MLW,MLW,SAW,70,SAW,SAW,MLW,MLW,MLW,SAW,60,MLW,MLW,MLW,SAS,SAS,MLW,50,MLW,MLW,SAS,SAS,SAS,SAS,40,SAS,SAS,SAS,MLS,MLS,SAS,30,MLS,MLS,MLS,T,T,MLS,20,T,T,T,T,T,T,10,T,T,T,T,T,T,0,T,T,T,T,T,T,-10,T,T,T,T,T,T,-20,T,T,T,MLS,MLS,T,-30,MLS,MLS,MLS,MLS,MLS,MLS,-40,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,SAS,-50,SAS,SAS,SAS,MLW,MLW,SAS,-60,MLW,MLW,MLW,MLW,MLW,MLW,-70,MLW,MLW,MLW,MLW,MLW,MLW,-80,MLW,MLW,MLW,SAW,MLW,MLW,水气去除设置Water Retrieval,水气去除设置,采用两种方式对水气进行去除：,利用水气去除模型恢复影像中每个像元的水气量,使用水气去除模型,数据必须具有15nm以上波谱分辨率,且至少覆盖以下波谱范围之一：,1050-1210 nm(对应 1135 nm),870-1020 nm(对应940 nm),770-870 nm(对应820 nm),单一的水气因数用于整体影像,默认是1,对于多光谱数据使用水气去除模型,可以在多光谱设置中手动设置水气波段,气溶胶模型（Aerosol Model）,提供四种标准MODTRAN气溶胶模型,Rural（乡村）、Urban（城市）、Maritime（海洋）、Tropospheric（对流层,能见度在40km以上）,两种气溶胶去除方法,2-Band（K-T）方法(类似模糊减少法),如果没有找到适应的黑值（一般是阴影区或者水体）,系统将采用能见度值来计算；所以即使选择了该选项也要给能见度。,选择None,采用能见度值参与气溶胶去除,能见度值大约参考值参见表,天气条件,能见度,晴朗,40 to 100 km,中等雾、阴霾,20 to 30 km,厚雾、阴霾,15 km,或者更少,高级设置,光谱定义文件：内置AVIRIS、HYMAP、HYDICE、HYPERION、CASI、AISA。,气溶胶厚度系数：用于技术邻域效应范围。一般值为12km。,CO2混合比率：默认为390ppm。,使用领域纠正。,使用以前的MODTRAN模型计算结果。,设置MODTRAN模型的光谱分辨率（推荐值5 cm-1)。,设置MODTRAN多散射模型。,提供三种模型供选择Isaacs,DISORT和 Scaled DISORT。默认是Scaled DISORT和streams为8,这种模型对于小于1000nm具有较高的精度；,天顶角方位角（针对非星下点传感器）。,输出反射率缩放系数（Output Reflectance Scale Factor）：为了降低结果储存空间,默认反射率乘于10000。,输出结果,外表反射率影像,水气含量数据,云图,日志文件,FLAASH大气校正模板文件,3,、物质制图与识别、探测,波谱库,波谱分析,端元波谱收集,高光谱制图与识别,24,波谱库,ENVI波谱库（安装目录下spec_lib）,Jet Propulsion Laboratory 0.42.5um 160种纯矿物波谱,美国地质调查局(USGS)0.42.5um 500种质优矿物波谱,和几个植被波谱,Johns hopkins university 0.414um 矿物波谱,IGCP264(工程)26个质优样品应用波谱仪测量得到,翻开波谱库（spectral/spectral libraries/view),显示波谱曲线(点击）,创立波谱库（spectral/spectral libraries/builder),波谱库的创立与浏览,输入波长范围,输入光谱,从图像中获取,外部文件（二进制）导入,ASD,波谱仪,波谱库交互,波谱库查看、编辑和分析,波谱分割,波谱重采样,波谱分析工具,Spectral Analyst,波谱分析首先需要翻开一个波谱库,然后将未知波谱与波谱库中的波谱进行匹配处理,该工具运用波谱角分类,波谱特征拟和二进制编码技术,对一未知波谱与波谱库中要素的匹配进行排序,输出一个列表,按照波谱匹配的好坏依次排列,并纪录一个总体的得分.,匹配时需要设置三种方法所占的权重,权重是任意的,最后输出一个总体得分,得分越高,说明匹配效果越好.,光谱识别流程,MNF变