本文介紹基于ENVI與ERDAS軟件,對(duì)Landsat 7遙感影像數(shù)據(jù)加以單窗算法的地表溫度(LST)反演操作。
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1 原理部分與前期操作準(zhǔn)備
- 1.1 圖像預(yù)處理
- 1.2 植被指數(shù)反演
- 1.3 單窗算法原理
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2 實(shí)際操作部分
- 2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入與輻射定標(biāo)
- 2.2 波段合成
- 2.3 編輯頭文件
- 2.4 轉(zhuǎn)換文件數(shù)據(jù)格式
- 2.5 FLAASH大氣校正
- 2.6 圖像格式轉(zhuǎn)換
- 2.7 EDRDAS文件導(dǎo)入與裁剪
- 2.8 植被指數(shù)模型建立
- 2.9 大氣校正調(diào)試
- 2.10 地表亮度溫度計(jì)算
- 2.11 監(jiān)督分類(lèi)
- 2.12 植被覆蓋度與地表比輻射率計(jì)算
- 2.13 大氣參數(shù)計(jì)算
- 2.14 地表真實(shí)溫度反演
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3 結(jié)果分析
- 3.1 大氣校正對(duì)植被指數(shù)的影響
- 3.2 各類(lèi)植被指數(shù)對(duì)比分析
- 3.3 熱紅外波段溫度反演對(duì)比分析
- 3.4 專(zhuān)題地圖繪制
- 3.5 地表真實(shí)溫度反演專(zhuān)題地圖及空間分布差異
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4 一些思考
- 4.1 影響單窗溫度估算誤差的主要因素有哪些?
- 4.2 ERDAS軟件建模過(guò)程需注意哪些問(wèn)題?
1 原理部分與前期操作準(zhǔn)備
更新:基于GEE的Landsat地表溫度反演可以看文章單窗算法的地表溫度反演:谷歌地球引擎GEE代碼,自動(dòng)批量操作,處理更快。
首先,本文可以認(rèn)為是對(duì)上一篇文章ENVI大氣校正方法反演Landsat 7地表溫度在反演算法與主要參數(shù)選取等兩個(gè)方面的補(bǔ)充與改進(jìn)。
目前主要的地表溫度單波段反演算法包括大氣校正法(又名輻射傳輸方程法,Radiative Transfer Equation,RTE)、單通道算法(Generalized Single Channel Method)和單窗算法(Mono-window Algorithm)。上面提及的那篇博客即是利用ENVI軟件“Band Math”模塊,基于大氣校正法實(shí)現(xiàn)襄陽(yáng)市地表溫度的反演;而本次我們更進(jìn)一步,借助ENVI軟件和ERDAS軟件,實(shí)現(xiàn)植被指數(shù)的反演與基于單窗算法的武漢市地表溫度反演。其中,所使用的遙感影像均為L(zhǎng)andsat 7 ETM+影像。
綜上,本文的操作過(guò)程分為兩個(gè)部分:首先是利用ERDAS軟件“Model Maker”模塊實(shí)現(xiàn)的植被指數(shù)反演,其次是同樣利用“Model Maker”模塊實(shí)現(xiàn)的單窗算法地表溫度反演。其中,第一個(gè)部分求出的NDVI指數(shù)將用于第二部分計(jì)算。
本文內(nèi)容較為豐富。因此,為了更好理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理及過(guò)程,將本文步驟、原理等梳理如下。
1.1 圖像預(yù)處理
首先,針對(duì)植被指數(shù)反演,大致操作和我的前兩篇博客類(lèi)似——ENVI實(shí)現(xiàn)QUAC、簡(jiǎn)化黑暗像元、FLAASH方法的遙感影像大氣校正以及ENVI大氣校正方法反演Landsat 7地表溫度,包括獲取需要的遙感圖像數(shù)據(jù)與元數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理步驟——數(shù)據(jù)導(dǎo)入、輻射定標(biāo)(包括可見(jiàn)光波段、近紅外波段與短波紅外波段)、波段合成、編輯頭文件、FLAASH大氣校正等;這些預(yù)處理步驟依然是在ENVI軟件中完成,具體操作方式亦與博客1類(lèi)似。隨后,與博客2在ENVI軟件“Band Math”模塊計(jì)算NDVI等植被指數(shù)不同,本次將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的圖像文件轉(zhuǎn)入ERDAS軟件中,裁剪并利用ERDAS軟件“Model Maker”模塊實(shí)現(xiàn)多種植被指數(shù)的反演。
其中,輻射定標(biāo)需要分為兩個(gè)步驟,即對(duì)可見(jiàn)光波段、近紅外波段與短波紅外波段數(shù)據(jù)(1、2、3、4、5、7六個(gè)波段)與熱紅外波段數(shù)據(jù)(61、62兩個(gè)波段)分別進(jìn)行輻射定標(biāo)。針對(duì)熱紅外波段數(shù)據(jù)的定標(biāo)在后期ERDAS軟件中進(jìn)行。
1.2 植被指數(shù)反演
其次,需要計(jì)算NDVI(即Normalized Difference Vegetation Index,歸一化植被指數(shù),而非植被覆蓋度)、RVI(即Ratio Vegetation Index,比值植被指數(shù))與DVI(即Difference Vegetation Index,差值植被指數(shù))等三個(gè)植被指數(shù)。
通過(guò)博客2我們已經(jīng)知道,NDVI是指一幅遙感影像中,近紅外波段的反射值與紅光波段的反射值之差比上這二者之和;其可以用來(lái)檢測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)、植被覆蓋度,還可以消除部分輻射誤差等,能反映出植物冠層的背景影響。NDVI的具體取值范圍嚴(yán)格限制在-1到1之間,其取負(fù)值表示地面覆蓋為云、水、雪等,即對(duì)可見(jiàn)光具有較高反射;0值表示地面覆蓋有巖石或裸土等,從而使得NIR(Near Infrared,近紅外波段)和R(Red,紅光波段)數(shù)值近似相等;其取正值則表示地面有植被覆蓋,且地表植被覆蓋度越高,其數(shù)值越高。在植被處于中、低覆蓋度時(shí),NDVI數(shù)值隨覆蓋度的增加而迅速增大,而當(dāng)達(dá)到一定覆蓋度后增長(zhǎng)緩慢;因此,NDVI適用于植被早、中期生長(zhǎng)階段的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
目前,在一些網(wǎng)站(如NASA官方網(wǎng)站)具有NDVI成品數(shù)據(jù),可供我們直接下載、利用;而通過(guò)初始遙感影像中的近紅外波段數(shù)據(jù)和紅光波段數(shù)據(jù),我們可以直接利用前述定義公式對(duì)其加以計(jì)算,即
而在計(jì)算NDVI時(shí)需要注意,所選用的原始遙感影像不能具有過(guò)多的云干擾。
RVI又稱(chēng)“綠度”,是指一幅遙感影像中,近紅外波段與紅光波段的數(shù)值或反射率的比值。RVI與植物中LAI(Leaf Area Index,葉面積指數(shù))、葉干生物量、葉綠素含量等指標(biāo)密切相關(guān),可作為一種綠色植物的靈敏指示參數(shù),同時(shí)可用于檢測(cè)和估算植物體生物量;其能較好反映植被覆蓋度和生長(zhǎng)狀況的差異,特別適用于植被生長(zhǎng)旺盛、具有較高覆蓋度的植被監(jiān)測(cè)。一般而言,綠色健康植被覆蓋地區(qū)的RVI遠(yuǎn)大于1,而對(duì)于水體、裸土、不透水面等無(wú)植被覆蓋地面,RVI值處在1附近。其中,包含植被的地面的RVI值往往大于2。
另一方面,RVI受到大氣的影響較為劇烈,因此在計(jì)算精確的RVI數(shù)值時(shí),需要預(yù)先進(jìn)行大氣校正,或使用兩個(gè)波段的反射率加以計(jì)算。本文中,我們將直接利用其定義公式計(jì)算RVI,即
DVI又稱(chēng)“農(nóng)業(yè)植被指數(shù)”,是指一幅遙感影像中,近紅外波段與紅光波段的數(shù)值或反射率的差值。DVI對(duì)土壤背景的變化較為敏感,能夠較好識(shí)別植被和水體;其數(shù)值隨生物量的增加而迅速增大。本文中,我們將直接利用其定義公式計(jì)算DVI,即
隨后,我們利用單窗算法實(shí)現(xiàn)武漢地區(qū)的地表溫度反演。在博客2中,我們利用大氣校正法實(shí)現(xiàn)地表真實(shí)溫度的反演;而這一方法由于需要將大氣對(duì)地表熱輻射的影響由衛(wèi)星傳感器所接收到的熱輻射總量中減去,因此需要獲取圖像成像實(shí)時(shí)的研究區(qū)大氣剖面數(shù)據(jù)(如大氣水分含量、大氣壓力等),以求出大氣向上輻射亮度L↑、大氣向下輻射亮度L↓等參數(shù)。而實(shí)時(shí)獲取上述大氣剖面數(shù)據(jù)是較為不易的,因此往往使用標(biāo)準(zhǔn)大氣剖面數(shù)據(jù)代替實(shí)時(shí)大氣剖面數(shù)據(jù),對(duì)結(jié)果加以估計(jì)。因而,這樣將使得得到的地表反演溫度偏離正常值,產(chǎn)生一定誤差。
1.3 單窗算法原理
單窗算法依據(jù)地表熱輻射傳輸方程,不需要進(jìn)行大氣校正即可直接反演地表溫度。這是由于NDVI是經(jīng)過(guò)歸一化處理的數(shù)值,大氣影響對(duì)其計(jì)算誤差并不是很大,一些文獻(xiàn)直接利用熱紅外波段DN值計(jì)算NDVI。單窗算法公式如下:
其中,T_s為所求地表真實(shí)反演溫度,T_b為熱紅外波段接收到的地表亮度溫度,T_a為大氣等效溫度,其主要取決于大氣剖面的氣溫分布及大氣狀態(tài);在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下,T_a與地面附近氣溫(一般取地面2米處氣溫)T_0存在一定線(xiàn)性關(guān)系。目前,國(guó)內(nèi)多位學(xué)者對(duì)這一具體的線(xiàn)性關(guān)系已有研究,主要包括以下公式。
本次實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為4月上旬的武漢市,因此可以直接使用表中“中緯夏季”或“全國(guó)夏季”對(duì)應(yīng)公式;在此我們選擇第一個(gè)公式。其中,T_0取經(jīng)驗(yàn)值20℃。
T_s計(jì)算式中-67.355351與0.458606為兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)常量,C與D為中間變量,其計(jì)算公式分別為:
其中,ε為地表比輻射率,τ為大氣透射率。
物體的比輻射率是物體向外輻射電磁波的能力表征,是指在同一溫度下地表發(fā)射的輻射量與一黑體發(fā)射的輻射量的比值。其不僅依賴(lài)于地表物體的具體組成,而且與物體的表面狀態(tài)(如表面粗糙度)及物理性質(zhì)(如介電常數(shù)、含水量等)有關(guān),并隨著所測(cè)定的波長(zhǎng)和觀測(cè)角度等因素變化。對(duì)地表比輻射率的精確定量測(cè)量難度較大,因此同博客2一致,本文我們?nèi)匀灰罁?jù)經(jīng)驗(yàn)法對(duì)地表比輻射率加以估計(jì):
由公式可知,不同的地物對(duì)應(yīng)不同的地表比輻射率計(jì)算方法。在博客2中,我們直接利用研究區(qū)各個(gè)像元NDVI的取值估計(jì)其所對(duì)應(yīng)的地表狀態(tài);這樣的計(jì)算方法雖然簡(jiǎn)便,但會(huì)帶來(lái)一定誤差。因此,本次我們選擇利用ERDAS軟件中的“Supervised Classification”模塊對(duì)水體、植被與建筑等不同地物加以區(qū)分,從而提高分類(lèi)精度。
其中,P_v為對(duì)應(yīng)區(qū)域的植被覆蓋度。植被覆蓋度有如下兩個(gè)不同的計(jì)算公式:
其中,〖NDVI〗_soil為裸土的NDVI數(shù)值,〖NDVI〗_vegetation為植被的NDVI數(shù)值。如果圖像范圍內(nèi)有明顯的茂密植被區(qū),則取這一區(qū)域的平均NDVI作為〖NDVI〗_vegetation的值;同理,若圖像范圍內(nèi)有明顯的裸露土地,則可取這一區(qū)域的平均NDVI作為〖NDVI〗_soil的值。一般地,我們亦可以令〖NDVI〗_vegetation為經(jīng)驗(yàn)值0.7,〖NDVI〗_soil為經(jīng)驗(yàn)值0.05;NDVI超出〖NDVI〗_vegetation時(shí),我們可以認(rèn)為其為植被覆蓋地區(qū),P_v為1;NDVI低于〖NDVI〗_soil時(shí),我們可以認(rèn)為其為裸土、水體等,P_v為0。
針對(duì)上述P_v的兩個(gè)不同計(jì)算公式,有文獻(xiàn)指出第一個(gè)公式得到的地表真實(shí)溫度反演結(jié)果偏高,建議使用第二個(gè)公式;而亦有文獻(xiàn)并未對(duì)兩種不同公式加以?xún)?yōu)劣評(píng)價(jià)。
大氣透射率τ主要取決于大氣水分含量。大氣含水量ω為衛(wèi)星過(guò)境時(shí)地面附近(一般取地面2米處)的大氣含水量。對(duì)于夏季而言,不同的大氣含水量對(duì)應(yīng)不同的τ計(jì)算公式:
本次實(shí)驗(yàn)中,大氣含水量ω取經(jīng)驗(yàn)值2.0。
熱紅外波段接收到的地表亮度溫度T_b即相當(dāng)于對(duì)熱紅外波段進(jìn)行輻射定標(biāo)后,再進(jìn)一步處理的結(jié)果。本次實(shí)驗(yàn)所用Landsat 7 ETM+影像的熱紅外低增益波段(即B61)、高增益波段(即B62)分別對(duì)應(yīng)如下不同的兩個(gè)定標(biāo)公式:
通過(guò)上述公式計(jì)算得出的是對(duì)應(yīng)波段的熱輻射強(qiáng)度L_?,還需要進(jìn)行下一步計(jì)算才可以轉(zhuǎn)換為地表亮度溫度T_b。其中,兩個(gè)熱紅外波段對(duì)應(yīng)的地表亮度溫度計(jì)算公式一致:
2 實(shí)際操作部分
2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入與輻射定標(biāo)
(1) 將圖像壓縮包文件(本文選用“LE71230392003097EDC00.tar.gz”,具體圖像數(shù)據(jù)的下載等網(wǎng)上資源很多,大家自行查閱即可,不再贅述)解壓縮;打開(kāi)ENVI Classic 5.3(64-bit)軟件,選擇“File”→“Open Image File”,在彈出的文件選擇窗口中分別選中壓縮包中后綴名包含“B10”“B20”“B30”“B40”“B50”“B70”的六個(gè)“.tif”格式文件;點(diǎn)擊“打開(kāi)”。
(2) 選擇“Basic Tools”→“Preprocessing”→“Calibration Utilities”→“Landsat Calibration”,在彈出的文件選擇窗口中選擇一個(gè)波段的圖像。
(3) 在彈出的屬性配置窗口中調(diào)整待定標(biāo)衛(wèi)星圖像對(duì)應(yīng)的傳感器、數(shù)據(jù)獲取日期、太陽(yáng)高度角、對(duì)應(yīng)波段數(shù)、電磁波類(lèi)型(輻射或反射)、文件存儲(chǔ)方式及地址等信息。其中,與衛(wèi)星有關(guān)的信息可以由衛(wèi)星圖像的元數(shù)據(jù)信息中獲取。
(4) 執(zhí)行上述操作共六次,從而對(duì)壓縮包中1、2、3、4、5、7六個(gè)波段的圖像均進(jìn)行輻射定標(biāo)操作。
2.2 波段合成
(1) 選擇“Basic Tools”→“Layer Stacking”,在彈出的文件選擇窗口中選擇經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)后的六個(gè)波段的圖像。
(2) 選擇后,需要觀察六幅圖像在待合成文件列表中的排列順序。由于后期我們需要對(duì)合成后的圖像各個(gè)波段的信息進(jìn)行折線(xiàn)圖形式的分析操作,因此需要將待合成文件按照“中心波長(zhǎng)值”由小至大的順序排列。點(diǎn)擊“Reorder Files”即可實(shí)現(xiàn)這一功能。
(3) 順序排列完畢后,檢查投影信息等無(wú)誤后,點(diǎn)擊“OK”即可開(kāi)始合成操作。
2.3 編輯頭文件
(1) 在“Available Bands List”文件列表中右鍵選擇波段合成后的結(jié)果文件,選擇“Edit Header”功能。
(2) 選擇“Edit Attributes”→“Wavelengths”,按照?qǐng)D像各個(gè)波段原有中心波長(zhǎng)信息對(duì)合并后圖像各個(gè)波段的波長(zhǎng)信息進(jìn)行修改,并注意將數(shù)據(jù)單位修改為“Micrometers”。具體見(jiàn)上圖。
2.4 轉(zhuǎn)換文件數(shù)據(jù)格式
(1) 選擇“Basic Tools”→“Convert Data (BSQ,BIL,BIP)”,在彈出的文件選擇窗口中選擇經(jīng)過(guò)波段合成、編輯頭文件操作后的結(jié)果圖像,點(diǎn)擊“OK”。
2.5 FLAASH大氣校正
(1) 選擇“Basic Tools”→“Preprocessing”→“Calibration Utilities”→“FLAASH”,在彈出的轉(zhuǎn)換因子窗口中選擇第二項(xiàng),即單一因子適用于所有波段的情況。由于我們本次所使用數(shù)據(jù)原有光譜數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)單位,即(W)/m2 *μm *rad,為了將這一單位換為FLAASH方法所能利用的單位,我們需要將轉(zhuǎn)換因子設(shè)定為10.00。
(2) 在隨后彈出的配置對(duì)話(huà)框中,首先選擇輸入圖像文件、輸出圖像文件目錄及名稱(chēng),同時(shí)依據(jù)遙感影像的元數(shù)據(jù),配置其中心點(diǎn)經(jīng)緯度、傳感器類(lèi)型(傳感器類(lèi)型一旦選定,系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)匹配傳感器高度與像元大小這兩個(gè)參數(shù))、航行時(shí)間;同時(shí)依據(jù)實(shí)際研究區(qū)的情況,配置平均海拔高度這一選項(xiàng);其次,選擇合適的地球大氣模型和氣溶膠模型。其中,地球大氣模型需要根據(jù)一張標(biāo)準(zhǔn)查找表確定,氣溶膠模型則依據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況加以確定。前期操作時(shí),設(shè)置FLAASH大氣校正參數(shù)如下;但后期發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)置有問(wèn)題。具體更改附在本文2.9部分,大家有需要可以直接暫時(shí)跳過(guò)本部分進(jìn)入2.9部分查看問(wèn)題所在。
(3) 接下來(lái),選擇“Multispectral Settings”。當(dāng)基本設(shè)置中設(shè)置了水汽反演模型和氣溶膠模型時(shí),我們需要相應(yīng)地將多光譜相關(guān)屬性加以配置,配置完畢后點(diǎn)擊“OK”。
(4) 全部設(shè)置完畢后,可以點(diǎn)擊右下角的“Save”按鈕,從而將本次對(duì)于FLAASH方法的全部屬性配置保存;在后期若對(duì)同樣的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的操作時(shí),保存屬性配置可以免去多次重復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)的工作,從而提高效率。
(5) 點(diǎn)擊“Apply”,將會(huì)開(kāi)始執(zhí)行FLAASH大氣校正。得到結(jié)果后,同樣得到一份結(jié)果日志。
2.6 圖像格式轉(zhuǎn)換
經(jīng)過(guò)ENVI軟件的FLAASH大氣校正后,得到的結(jié)果圖像并不能直接被ERDAS軟件所識(shí)別,我們需要將其轉(zhuǎn)換為“.img”等格式文件。需要注意的是,不要轉(zhuǎn)換為“.tif”格式的文件,否則圖像文件將會(huì)丟失其原有的空間信息。
(1) 選擇“File”→“Save File As”→“ERDAS IMAGINE”,在彈出的文件轉(zhuǎn)換選擇窗口中選擇經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的結(jié)果圖像,點(diǎn)擊左下角“OK”。
(2) 在彈出的轉(zhuǎn)換文件屬性配置窗口中設(shè)置,配置好結(jié)果圖像文件保存路徑、保存文件名等。
(3) 如本文第一部分原理部分所示,單窗算法亦可以使用未經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)與大氣校正的數(shù)據(jù)計(jì)算NDVI數(shù)值。本次實(shí)驗(yàn)需要比較經(jīng)過(guò)與不經(jīng)過(guò)大氣校正得到的植被指數(shù)的差異,因此在將FLAASH大氣校正后的結(jié)果圖像轉(zhuǎn)換完畢后,還需要將未經(jīng)過(guò)大氣校正、轉(zhuǎn)換過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的“BIL”格式文件同樣轉(zhuǎn)換為“ERDAS IMAGINE”格式文件。
2.7 EDRDAS文件導(dǎo)入與裁剪
通過(guò)上述步驟得到的“.img”格式文件范圍為江漢平原,整體區(qū)域面積較大,文件數(shù)據(jù)量多;而我們溫度反演的目標(biāo)區(qū)域僅為武漢市。因此,我們需要借助武漢市AOI(Area of Interest)文件,將原本的江漢平原地區(qū)裁剪為武漢市地區(qū)。
(1) 打開(kāi)ERDAS IMAGINE 2015軟件,在黑色圖層窗口區(qū)域右鍵,并選擇“Open Raster Layer”在彈出的文件打開(kāi)選擇窗口中選擇經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的“.img”結(jié)果圖像,點(diǎn)擊右上角“OK”。ERDAS軟件選擇文件時(shí),可以借助“Recent”和“Goto”功能,選擇最近操作的文件夾路徑或文件。
(2) 選擇“Raster”→“Subset & Chip”→“Create Subset Image”,在彈出的文件裁剪配置窗口中選擇經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的“.img”結(jié)果圖像,配置輸出文件路徑和文件名,并選擇輸出圖像文件格式為“Float Single”,在下方“AOI”選項(xiàng)中選擇武漢市AOI文件,點(diǎn)擊左下角“OK”選項(xiàng)。
2.8 植被指數(shù)模型建立
正如第一部分原理所述,本文和博客2在ENVI軟件“Band Math”模塊計(jì)算NDVI等植被指數(shù)不同,本次將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的圖像文件轉(zhuǎn)入ERDAS軟件中,裁剪并利用ERDAS軟件“Model Maker”模塊實(shí)現(xiàn)多種植被指數(shù)的反演。
一般地,ERDAS模型可以分為“輸入文件”“處理函數(shù)”與“輸出文件”三個(gè)部分,較為復(fù)雜的模型可以具有多個(gè)“處理函數(shù)”,并需要隨之增添若干“中間文件”;各個(gè)部分之間由連接線(xiàn)相連,以表示模型的運(yùn)行順序與流程。模型配置結(jié)束后,調(diào)試無(wú)誤即可將模型保存,利于后期繼續(xù)使用同一模型。同時(shí)還可以保存模型對(duì)應(yīng)的腳本代碼文件。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn),可以看到保存腳本代碼文件對(duì)于較為復(fù)雜(具有多個(gè)函數(shù))的模型報(bào)錯(cuò)檢查具有很大幫助。
(1) 選擇“Toolbox”→“Model Maker”→“Model Maker”,在彈出的New_Model窗口中配置模型。
(2) 分別建立三個(gè)模型,輸入文件均為經(jīng)過(guò)剪裁的武漢市大氣校正圖像,輸出文件分別對(duì)應(yīng)NDVI、RVI與DVI圖像文件,而處理函數(shù)則分別使用本文第一部分對(duì)應(yīng)的不同植被指數(shù)計(jì)算公式。調(diào)試無(wú)誤后分別保存模型文件。
(3) 需要注意的是,本次實(shí)驗(yàn)涉及到小數(shù)計(jì)算較多,需要在配置模型輸入文件與輸出文件時(shí)注意選擇“Float”格式,從而避免計(jì)算結(jié)果被四舍五入的情況。
(4) 多個(gè)單一模型調(diào)試無(wú)誤并保存后,可以將其合并在一個(gè)新的模型中,從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作一步完成。
2.9 大氣校正調(diào)試
通過(guò)上述模型得到NDVI等植被指數(shù)的數(shù)據(jù)圖像后,對(duì)圖像的數(shù)值加以觀察。此時(shí)注意到,所得到的NDVI圖像中出現(xiàn)了較多小于-1的值。隨后立即返回ENVI軟件對(duì)大氣校正結(jié)果圖像數(shù)值加以檢查,發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)了較多負(fù)值。
一般地,F(xiàn)LAASH大氣校正結(jié)果中多存在部分負(fù)值情況,尤其是高分辨率圖像數(shù)據(jù)。這些負(fù)值像元經(jīng)常分布在校正后圖像中的陰影、水體及邊緣等區(qū)域,藍(lán)色波段也常常會(huì)出現(xiàn)負(fù)值像元較多的情況。
而如果負(fù)值較多,如負(fù)值像元個(gè)數(shù)占圖像總像元數(shù)量的5%以上,有為不正常狀態(tài),往往可能是數(shù)據(jù)本身、參數(shù)設(shè)置等方面因素造成錯(cuò)誤的校正結(jié)果。
(1) 通過(guò)ENVI軟件中“Quick Stats”模塊,可以看到我的大氣校正結(jié)果第一波段數(shù)據(jù)中,數(shù)值小于等于-6的像元個(gè)數(shù)已經(jīng)占據(jù)了全圖的近32%部分,即出現(xiàn)的負(fù)值較多。
(2) 由于本次實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)固定,因此推測(cè)是FLAASH大氣校正參數(shù)設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題。對(duì)FLAASH大氣校正結(jié)果圖像加以觀察,發(fā)現(xiàn)植被、水體等整體光譜曲線(xiàn)并沒(méi)有較大問(wèn)題。
(3) 再次回到ERDAS軟件,發(fā)現(xiàn)得到的NDVI結(jié)果圖像中,出現(xiàn)小于-1的數(shù)值的像素并不是很多,僅僅占據(jù)全圖的很小一部分。通過(guò)多次嘗試,發(fā)現(xiàn)FLAASH大氣校正參數(shù)中平均海拔似乎與之相關(guān)——若所選用的平均海拔較低,就沒(méi)有出現(xiàn)NDVI數(shù)值小于-1的情況;而平均海拔若設(shè)置過(guò)大,往往出現(xiàn)了NDVI數(shù)值小于-1的情況。因此,決定嘗試將FLAASH大氣校正參數(shù)中的海拔加以調(diào)節(jié),并將得到的結(jié)果與之對(duì)比。
(4) 將平均海拔調(diào)低一些后,重新進(jìn)行FLAASH大氣校正,發(fā)現(xiàn)得到的NDVI結(jié)果依然會(huì)出現(xiàn)一些小于-1的數(shù)值。再次返回FLAASH參數(shù)界面,考慮到本次實(shí)驗(yàn)最終的研究區(qū)域?yàn)槲錆h市,因此將氣溶膠模型由Rural調(diào)整為Urban,并將平均海拔繼續(xù)加以微調(diào)。重新進(jìn)行FLAASH大氣校正,發(fā)現(xiàn)得到的結(jié)果已經(jīng)恢復(fù)正常,不存在小于-1的異常值。
(5) 利用驗(yàn)證數(shù)據(jù)無(wú)誤的FLAASH大氣校正結(jié)果圖像重新計(jì)算各類(lèi)植被指數(shù)。
2.10 地表亮度溫度計(jì)算
(1) 選擇“Toolbox”→“Model Maker”→“Model Maker”,在彈出的New_Model窗口中配置模型。
(2) 分別建立兩個(gè)模型,輸入文件分別為兩個(gè)熱紅外波段(B61與B62)圖像,輸出文件分別為對(duì)應(yīng)波段圖像文件所代表的地表亮度溫度數(shù)據(jù)文件,而處理函數(shù)則分別使用本文第一部分對(duì)應(yīng)的熱紅外波段輻射定標(biāo)、亮溫計(jì)算公式。其中,由于公式較為復(fù)雜,可以對(duì)每一個(gè)模型均使用多個(gè)“處理函數(shù)”及中間圖像文件。調(diào)試無(wú)誤后分別保存模型文件。
(3) 多個(gè)單一模型調(diào)試無(wú)誤并保存后,可以將其合并在一個(gè)新的模型中,從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)操作一步完成。
(4) 在將全部模型合并后,運(yùn)行出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。由于模型整體牽涉到的步驟較多,可能無(wú)法立即定位出出現(xiàn)錯(cuò)誤的具體位置。此時(shí)有兩個(gè)辦法能夠較好找到出錯(cuò)的位置:一是可以結(jié)合資源管理器中已經(jīng)出現(xiàn)的中間文件,找出第一個(gè)未生成的中間文件,則出錯(cuò)的語(yǔ)句多數(shù)就集中于這一第一個(gè)未出現(xiàn)的中間文件函數(shù)處;二是可以直接將模型對(duì)應(yīng)的腳本文件導(dǎo)出,并用記事本打開(kāi),根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息中提示的行數(shù)確定具體出現(xiàn)問(wèn)題的位置,并再回到ERDAS軟件“Model Maker”模塊中找到對(duì)應(yīng)函數(shù)修改。
(5) 最終得到兩個(gè)熱紅外波段對(duì)應(yīng)的輻射定標(biāo)、地表亮度溫度計(jì)算公式模型。
2.11 監(jiān)督分類(lèi)
如同本文第一部分原理所述,本次實(shí)驗(yàn)我們是用監(jiān)督分類(lèi)方式區(qū)分水體、植被與建筑物,從而實(shí)現(xiàn)更加精確的地表植被覆蓋度計(jì)算。監(jiān)督分類(lèi)依然在ERDAS中實(shí)現(xiàn)。
(1) 選擇“Raster”→“Supervised”→“Supervised Editor”,在彈出的AOI區(qū)域顯示表中可以看到,此時(shí)還沒(méi)有添加進(jìn)入任何AOI,表格中處于空白狀態(tài)。
(2) 分別依據(jù)水體、植被與建筑物,在圖像中劃定區(qū)域。每一種地表類(lèi)型需要?jiǎng)澇霰M可能多的AOI,以期提高最終監(jiān)督分類(lèi)的效果與精確度。其中,需要將每一個(gè)水體區(qū)域都標(biāo)注。
(3) 每劃定一個(gè)AOI,便添加進(jìn)入“Supervised Editor”中;同一地物類(lèi)型的AOI添加完畢后,對(duì)這一類(lèi)型的全部AOI加以合并,并賦以一個(gè)易于辨認(rèn)的Value值。
(4) 其中,可以借助武漢市衛(wèi)星地圖影像對(duì)具體地物類(lèi)別加以具體區(qū)分。但應(yīng)注意,我們所使用的遙感影像為2003年的數(shù)據(jù),而衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)成像時(shí)間相對(duì)較為接近我們現(xiàn)在的時(shí)間。因此,利用衛(wèi)星影像亦只可以作為一種參考。
(5) AOI劃分完畢后,保存。選擇“Raster”→“Supervised”→“Supervised Classification”,在彈出的監(jiān)督分類(lèi)配置窗口中配置輸入文件、輸出文件與用于指定區(qū)域地表類(lèi)型的AOI文件。
(6) 上圖為驗(yàn)證監(jiān)督分類(lèi)結(jié)果精度的DISTANCE文件,其中距離數(shù)值即為該像素?cái)?shù)值與具體分類(lèi)對(duì)應(yīng)類(lèi)別的差距。這一文件可以衡量最終監(jiān)督分類(lèi)的效果。
2.12 植被覆蓋度與地表比輻射率計(jì)算
如本文第一部分原理所示,本次實(shí)驗(yàn)計(jì)算地表比輻射率的方式不再采用NDVI劃分地表類(lèi)型的方法,而是使用更為精確的上述監(jiān)督分類(lèi)結(jié)果。
(1) 選擇“Toolbox”→“Model Maker”→“Model Maker”,在彈出的New_Model窗口中配置模型。
(2) 需要注意,當(dāng)NDVI大于0.7或小于0.05時(shí),對(duì)應(yīng)的地表植被覆蓋度分別取1和0。若不注意這一過(guò)程,會(huì)使得得到的植被覆蓋度圖像數(shù)值超出0-1這一界限。
(3) 對(duì)得到的地表植被覆蓋度文件數(shù)值加以檢查,確定無(wú)誤。
(4) 利用求得的地表植被覆蓋度文件進(jìn)一步求出地表比輻射率,此實(shí)需要用到上述監(jiān)督分類(lèi)結(jié)果。
2.13 大氣參數(shù)計(jì)算
(1) 依據(jù)本文第一部分原理,計(jì)算大氣等效溫度與大氣透射率等指標(biāo)。
(2) 隨后,求出最終地表真實(shí)溫度反演公式中的中間變量C與D。
2.14 地表真實(shí)溫度反演
(1) 依據(jù)本文第一部分原理,以及計(jì)算求得的大氣等效溫度與大氣透射率等指標(biāo),結(jié)合中間變量C與D,計(jì)算求出最終的地表真實(shí)溫度反演結(jié)果。
(2) 利用上述建立好的模型,重復(fù)執(zhí)行操作,計(jì)算出另一熱紅外波段對(duì)應(yīng)的地表真實(shí)溫度反演結(jié)果。
(3) 縱觀本文所使用的全部模型,可以看出模型能夠極大方便原本零散的單一操作。
3 結(jié)果分析
3.1 大氣校正對(duì)植被指數(shù)的影響
(1) 分別使用經(jīng)過(guò)大氣校正和未經(jīng)過(guò)大氣校正的圖像計(jì)算NDVI、RVI與DVI指數(shù),得到結(jié)果對(duì)比如下。
(2) 上圖左側(cè)為經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的圖像NDVI信息,右側(cè)為未經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的圖像NDVI信息。在數(shù)值上,可以看出經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的NDVI數(shù)值范圍較大,其最小值、最大值分別小于、大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的NDVI;經(jīng)過(guò)大氣校正后NDVI的平均值、中位數(shù)與眾數(shù)均大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)值,但二者上述三個(gè)指標(biāo)均小于0;經(jīng)過(guò)大氣校正后得到的NDVI數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)大。在直方圖上,經(jīng)過(guò)大氣校正后的NDVI數(shù)據(jù)分布明顯較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)平滑,除-0.65左右處有稍許波動(dòng)外,其余部分整體較為穩(wěn)定;未經(jīng)過(guò)大氣校正的NDVI數(shù)據(jù)波動(dòng)較大,雖然整體趨勢(shì)和前者一致,但其細(xì)節(jié)處的起伏十分明顯,尤其是0.25左右處。除整體趨勢(shì)外,經(jīng)過(guò)大氣校正與不經(jīng)過(guò)大氣校正的NDVI在峰值、谷值等方面亦較為一致。
(3) 上圖左側(cè)為經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的圖像RVI信息,右側(cè)為未經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的圖像RVI信息。在數(shù)值上,可以看出經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的RVI數(shù)值范圍同樣較大,其最小值、最大值分別小于、大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的RVI,尤其是最大值明顯大于后者最大值;經(jīng)過(guò)大氣校正后RVI的平均值、中位數(shù)與眾數(shù)同樣均大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)值,尤其是平均值與中位數(shù),前者明顯大于后者,而眾數(shù)相差相對(duì)較??;經(jīng)過(guò)大氣校正后得到的RVI數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)明顯大。在直方圖上,經(jīng)過(guò)大氣校正后的RVI數(shù)據(jù)分布同樣明顯較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)平滑,整體部分較為穩(wěn)定;未經(jīng)過(guò)大氣校正的RVI數(shù)據(jù)波動(dòng)較大,雖然整體趨勢(shì)和前者一致,但其細(xì)節(jié)處的起伏十分明顯,尤其是1.00左右處具有明顯波動(dòng)。除整體趨勢(shì)外,經(jīng)過(guò)大氣校正與不經(jīng)過(guò)大氣校正的RVI在峰值、谷值大致位置等方面亦較為一致,但其極值在具體數(shù)值上相差明顯較之前述NDVI的差距要大。
(4) 上圖左側(cè)為經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正后的圖像DVI信息,右側(cè)為未經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的圖像DVI信息。在數(shù)值上,可以看出經(jīng)過(guò)FLAASH大氣校正的DVI數(shù)值范圍十分顯著大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的DVI數(shù)值,其最小值、最大值分別明顯小于、大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的DVI,其間的差距極其明顯,相差可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí);經(jīng)過(guò)大氣校正后DVI的平均值、中位數(shù)與眾數(shù)同樣均顯著大于未經(jīng)過(guò)大氣校正的DVI數(shù)值,二者在上述三個(gè)指標(biāo)之間的差距同樣達(dá)到一個(gè)數(shù)量級(jí)以上;經(jīng)過(guò)大氣校正后得到的DVI數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)亦明顯大。在直方圖上,經(jīng)過(guò)大氣校正后的DVI數(shù)據(jù)分布同樣明顯較之未經(jīng)過(guò)大氣校正的數(shù)據(jù)平滑,整體部分較為穩(wěn)定;未經(jīng)過(guò)大氣校正的DVI數(shù)據(jù)波動(dòng)較大,雖然整體趨勢(shì)和前者一致,但其細(xì)節(jié)處的起伏十分明顯,尤其是大于0部分處具有明顯波動(dòng)。除整體趨勢(shì)外,經(jīng)過(guò)大氣校正與不經(jīng)過(guò)大氣校正的RVI在峰值、谷值大致位置等方面亦較為一致,但一致性明顯小于NDVI與RVI。關(guān)于上述大氣校正對(duì)DVI數(shù)值如此明顯的影響,我認(rèn)為或許就是在FLAASH大氣校正時(shí)拉伸了原有圖像像元取值的整體排布,分別擴(kuò)大、降低了第三、第四波段對(duì)應(yīng)的最大值與最小值,從而使得兩個(gè)波段數(shù)值做差之后得到的結(jié)果進(jìn)一步出現(xiàn)較大差距。從中也可以看出,用歸一化后的DVI數(shù)值,即NDVI來(lái)展示植被情況是有必要的。
(5) 綜合大氣校正對(duì)上述三種植被指數(shù)的數(shù)值、分布等影響,可以看出如下幾點(diǎn):首先,大氣校正拉伸了各個(gè)不同植被指數(shù)的數(shù)值范圍,或許可以認(rèn)為相當(dāng)于提升了研究植被的“分辨率”,將各個(gè)不同地區(qū)之間植被情況的微小差距加大,便于研究;其次,大氣校正使得各植被指數(shù)分布更加穩(wěn)定,減少了不必要的波動(dòng)與異常值,更加方便做定量的遙感研究。
3.2 各類(lèi)植被指數(shù)對(duì)比分析
(1) 上述三種植被指數(shù)在數(shù)值與分布等方面的六張結(jié)果直方圖已在前一部分展示。由上述實(shí)驗(yàn)及結(jié)果圖可以看出,在數(shù)值分布上,各類(lèi)植被指數(shù)在分布方面的趨勢(shì)大致是一致的,例如以上六張直方圖中可以明顯看到,其各自波峰、波谷的走勢(shì),以及升高、降低的位置等整體均較為近似。在具體數(shù)值上,三種植被指數(shù)具有較大的差異,NDVI將取值范圍嚴(yán)格限制在-1至1之間,整體數(shù)值小,有利于計(jì)算,尤其有利于ERDAS軟件、ENVI軟件等這些需要手動(dòng)輸入模型或波段公式的操作平臺(tái);DVI作為NDVI歸一化前的數(shù)值,其數(shù)據(jù)范圍較大,除了造成不必要的計(jì)算復(fù)雜度外,還可能使得不同其它運(yùn)算對(duì)其數(shù)值產(chǎn)生較大影響——例如本次實(shí)驗(yàn)中FLAASH大氣校正對(duì)DVI數(shù)值的影響十分之大。RVI作為三者中唯一一個(gè)不存在做差運(yùn)算的植被指數(shù),數(shù)值分布范圍大于NDVI,但明顯小于DVI。
(2) 上述三種植被指數(shù)在公式計(jì)算、代表意義等方面的差異已在本文第一部分原理中提現(xiàn)。
(3) 通過(guò)對(duì)三種不同植被指數(shù)在同一地表位置的多次比較,可以看出:NDVI圖像整體相對(duì)較為明亮,DVI較暗,而RVI明度最暗。NDVI針對(duì)不同地物,如不同植被覆蓋度的植被、植被與水體、植被與建筑物等的區(qū)分度最大,RVI對(duì)于上述這些不同種類(lèi)的地物區(qū)分程度較低,DVI居于二者之間。對(duì)于農(nóng)田等精細(xì)的植被分布,同樣是NDVI具有最好的辨識(shí)效果,RVI效果不明顯。在本文第一部分中提到,RVI普遍對(duì)植被覆蓋度較高的地物具有較好的區(qū)別能力,這和得到的結(jié)果一致。
3.3 熱紅外波段溫度反演對(duì)比分析
(1) 上圖左側(cè)為熱紅外低增益波段(即B61)反演得到的地表溫度結(jié)果,右側(cè)則為熱紅外高增益波段(即B62)反演得到的地表溫度結(jié)果。在數(shù)值上,可以看到,低增益波段反演得到的地表溫度結(jié)果明顯大于高增益波段,其最小值、最大值與平均值均大于高增益波段。此外,低增益波段反演溫度的中位數(shù)亦略低于高增益波段。而低增益波段反演溫度的眾數(shù)略小于高增益波段。在數(shù)值分布上,依據(jù)直方圖可以看出二者均有部分異常值,其中,偏小的異常值在數(shù)值上較為近似,均在2.2至2.3℃左右;而二者的偏大異常值差距較大,低增益波段反演溫度較大的異常值高出高增益波段14℃左右。由整體來(lái)看,高增益波段得到的溫度反演結(jié)果較之低增益波段低一些。結(jié)合成像時(shí)間,為武漢市四月上旬的凌晨,結(jié)合上述結(jié)果,可知低增益波段與高增益波段得出的溫度反演結(jié)果均有些偏大;其中,高增益波段得到的溫度反演結(jié)果更接近實(shí)際溫度一些。
3.4 專(zhuān)題地圖繪制
隨后即可依據(jù)博客2中的方法繪制專(zhuān)題地圖。
3.5 地表真實(shí)溫度反演專(zhuān)題地圖及空間分布差異
(1) 將熱紅外低增益波段與高增益波段得到的溫度反演結(jié)果制作專(zhuān)題地圖,如以上兩圖所示。
(2) 結(jié)合武漢市地表溫度反演結(jié)果,可以得到如下溫度空間變化結(jié)果。能夠看出,武漢市成像時(shí)大部分地區(qū)氣溫主要處于18℃至24℃這一范圍內(nèi)。其中,喬木植被聚集區(qū)域溫度大多為18℃至21℃之間,即圖中的淺綠色區(qū)域;農(nóng)田、灌木等植被聚集區(qū)溫度較之喬木較高,約在21℃至24℃之間,即圖中的淺黃色區(qū)域。水體溫度多處于18℃以下范圍,其中,長(zhǎng)江全段大部分區(qū)域及后湖、東湖、嚴(yán)西湖、南湖、湯遜湖、黃家湖遠(yuǎn)岸處水體溫度低于15℃,其余大部分水體分布于15℃至18℃區(qū)間內(nèi)。
(3) 城鎮(zhèn)區(qū)域溫度最高,多集中于24℃至30℃區(qū)間內(nèi),部分人口密集區(qū)域溫度甚至可達(dá)30℃至33℃范圍。其中,江漢區(qū)大部分地區(qū)、漢陽(yáng)區(qū)北部與南部、武昌區(qū)與洪山區(qū)沿長(zhǎng)江一線(xiàn)、青山區(qū)東南角武漢火車(chē)站一帶為城鎮(zhèn)中溫度明顯較高地區(qū),大多數(shù)處于27℃左右。而在武漢火車(chē)站附近、硚口區(qū)三環(huán)線(xiàn)東側(cè)與漢陽(yáng)區(qū)江漢大學(xué)及東風(fēng)大道、神龍大道與車(chē)城東路汽車(chē)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)一帶,出現(xiàn)了全圖中的最高溫,其溫度高于33℃。大范圍區(qū)域溫度最高的區(qū)域出現(xiàn)在長(zhǎng)江西岸、漢陽(yáng)區(qū)與江岸區(qū)交界處。此外,由于劃分溫度類(lèi)別較細(xì),還可以看到長(zhǎng)江、漢江上溫度略高于水體的諸多橋梁。
(4) 整體來(lái)看,成像時(shí)武漢市高溫地區(qū)主要集中于長(zhǎng)江西岸、漢江北岸的江岸區(qū)、硚口區(qū)大部分地區(qū),長(zhǎng)江東岸沿線(xiàn)武昌區(qū)西側(cè)地區(qū),以及青山區(qū)西南地區(qū);這些地區(qū)普遍溫度較高。而對(duì)于天興鄉(xiāng)南側(cè)、青山區(qū)西南、武漢火車(chē)站、漢陽(yáng)區(qū)江漢大學(xué)及汽車(chē)工業(yè)園區(qū)地區(qū),其大范圍內(nèi)的整體溫度雖沒(méi)有上述地區(qū)高,但個(gè)別地區(qū)小范圍內(nèi)溫度達(dá)到城市最高值。此外,武漢市北部大部分地區(qū)、東南大部分地區(qū)、西南部分地區(qū)溫度整體偏低。
4 一些思考
4.1 影響單窗溫度估算誤差的主要因素有哪些?
地表輻射率。單窗算法需要用到地表比輻射率這一參數(shù),而我們?cè)跍囟确囱莸倪^(guò)程中往往是采取經(jīng)驗(yàn)法的方式,分別為水體、植被和建筑物地表賦以不同的比輻射率數(shù)值,這一過(guò)程難免會(huì)產(chǎn)生對(duì)最終結(jié)果的誤差。
植被覆蓋度。計(jì)算地表比輻射率時(shí)需要一致植被覆蓋度。我們將現(xiàn)實(shí)中植被覆蓋度這一原本受到多種因素影響、并無(wú)精確規(guī)律可言的指標(biāo)模型化,通過(guò)公式計(jì)算,自然會(huì)帶來(lái)一定誤差。
對(duì)不同地物類(lèi)別的劃分。不同地物類(lèi)別(即水體、植被與建筑物)影響到將采取哪一個(gè)公式計(jì)算該像元上對(duì)應(yīng)的地表比輻射率;本文由將NDVI作為劃分依據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒈O(jiān)督分類(lèi)作為劃分依據(jù),精度有很大提升,但依然存在一定誤差。
大氣等效溫度。我們通過(guò)公式將地面附近氣溫轉(zhuǎn)換為大氣等效溫度,無(wú)形中同樣引入一些誤差。
大氣透射率、大氣含水量。大氣含水量決定大氣透射率,而大氣透射率影響最終地表真實(shí)溫度反演公式;因此二者均會(huì)對(duì)溫度反演結(jié)果產(chǎn)生精度影響。
NDVI與大氣校正結(jié)果。由本文的結(jié)果可以看到,使用不同大氣校正參數(shù)及不同的大氣校正結(jié)果影響NDVI數(shù)值,而NDVI數(shù)值影響植被覆蓋度。當(dāng)然,單窗算法可以不對(duì)波段數(shù)據(jù)加以大氣校正處理,若不進(jìn)行大氣校正,所得到的NDVI結(jié)果將會(huì)只有一個(gè)確定的值,從而避免這兩個(gè)因素帶來(lái)的誤差。
4.2 ERDAS軟件建模過(guò)程需注意哪些問(wèn)題?
首先,對(duì)于建模輸入與輸出文件的圖像數(shù)據(jù)精度格式需要注意,要選用浮點(diǎn)(即“Float”)類(lèi)型。因?yàn)橐话愕牟ǘ芜\(yùn)算操作往往會(huì)牽涉到很多精密的小數(shù)計(jì)算,若將圖層保存為整形的數(shù)據(jù)格式,自然會(huì)帶來(lái)巨大的模型計(jì)算誤差。
其次,對(duì)于模型中的處理函數(shù),若所涉及的公式較為復(fù)雜,最好將公式拆開(kāi),多設(shè)置一些中間圖層。這樣可以有效減少公式輸入錯(cuò)誤帶來(lái)的報(bào)錯(cuò)排查難度。
再次,對(duì)于一個(gè)連貫的操作(如本文中計(jì)算地表植被指數(shù)、反演地表真實(shí)溫度等),可以在多個(gè)小公式確定無(wú)誤后,將其連接起來(lái),組成一個(gè)完整的計(jì)算模型。完整的模型將十分有利于后期重復(fù)工作,可將原本需要點(diǎn)擊多次的操作簡(jiǎn)化。
隨后,需要更好利用模型中的腳本語(yǔ)言文件,可借助其更加清晰的表達(dá)來(lái)檢查模型的報(bào)錯(cuò)。如本文報(bào)告中提到的,導(dǎo)出的腳本文件代碼語(yǔ)言更加整齊、清晰,較之模型模塊中函數(shù)編輯窗口更加簡(jiǎn)潔,可以有效地找出代碼錯(cuò)誤。文章來(lái)源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-614806.html
最后,或許是由于軟件等原因,部分模型在第一次運(yùn)行之后,若直接對(duì)其修改,可能會(huì)出現(xiàn)得到全白色結(jié)果圖的情況。此時(shí)需要將原有模型刪除,重新建立。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-614806.html
到了這里,關(guān)于ENVI、ERDAS計(jì)算Landsat 7地表溫度:?jiǎn)未八惴▽?shí)現(xiàn)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容,請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章,希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)!