ENVI中高分六号WFV数据大气校正方法

高分六号于2019年3月21日正式投入使用，它是一颗低轨光学遥感卫星，具有高分辨率、宽覆盖、高质量和高效成像等特点，配置2米全色/8米多光谱高分辨率相机（PMS）、16米多光谱中分辨率宽幅相机（WFV），2米全色/8米多光谱相机观测幅宽90公里，16米多光谱相机观测幅宽800公里。

宽幅相机（WFV）除了常见的蓝/绿/红/近红外四个波段，还增加了能够有效反映作物特有光谱特性的“红边”波段，以及一个紫外波段，一共8个波段。

本文介绍利用ENVI FLAASH工具对高分六号WFV数据进行大气校正处理，主要包括以下处理步骤：

数据打开 > 辐射定标 > 大气校正

1.  数据打开

请使用Esri中国遥感事业部开发的“中国国产卫星支持工具”打开国产卫星数据。

建议使用ENVI App Store进行ENVI扩展工具的安装与管理。

ENVI App Store下载地址：www.enviidl.com/appstore

1)  在App Store找到中国国产卫星支持工具，点击Install App进行安装。

2)  重启ENVI即可。

GF-6 WFV由三台相机拍摄的图像组成，打开时可以自动组合一张图，也可以分别打开三个图像进行处理。本文直接对一张图进行大气校正，单独三个图像的大气校正步骤类似。

（1）启动ENVI。选择主菜单 File > Open As > China Satellites > GF-6。选择*.til文件打开，自动会把三个图像文件进行虚拟镶嵌。

注：如果要单独打开三个图像文件，在文件过滤器中选择WFV/XML，选择打开XML文件。

（2）在Layer Manager中，右键选择菜单View Metadata，打开Spectral选项可以看到自动读取的定标参数。

图：GF-6 WFV元数据文件

2.  辐射定标

（1）在Toolbox中，打开/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，选择GF6 WFV数据文件。

（2）在Radiometric Calibration面板中，单击Apply FLAASH Settings按钮，参数自动设置为符合FLAASH大气校正的要求，包括定标类型（Calibration Type）、存储顺序（Interleave）和缩放系数（Scale Factor）。

（3）设置输出文件名，单击OK执行。

    注：由于数据较大，大约10分钟左右（ThinkPad P52，固态硬盘）。

图：GF6 WFV辐射定标面板

3.  FLAASH大气校正

（1）在Toolbox中，打开/Radiometric Correction/Atmospheric Correction Module/FLAASH Atmospheric Correction。

（2）点击Input Radiance Image，选择辐射定标结果数据，在Radiance Scale Factors面板中选择Use single scale factor for all bands，由于定标的辐射量数据与FLAASH的辐射亮度的单位一致，所以在此Single scale factor选择：1，单击OK；

注：由于使用Radiometric Calibration时自动将定标后的辐射亮度单位调整为（μW）/（cm2*nm*sr），与FLAASH要求的一致，因此在Radiance Scale Factors中输入1.0。

（3）设置输出文件名及临时输出路径；

注：建议设置Output Directory for FLAASH Files为非系统盘英文目录。

（4）传感器基本信息设置：

   成像中心点经纬度：FLAASH自动从影像中获取

   传感器类型（Sensor Type）：UNKNOWN-MSI（未知多光谱传感器）

   传感器高度（Sensor Altitude）：645km

   成像区域平均高度（Ground Elevation）：0.358km（统计DEM获取）

   像元大小（Pixel Size）：16m

   成像时间：自动获取

（5）大气模型（Atmospheric Model）： Mid-Latitude Summer

注：根据经纬度和影像区域选择（单击Help，找到经纬度和成像时间的对照表）。

（6）气溶胶模型（Aerosol Model）：Rural

（7）气溶反演方法（Aerosol Retrieval）：None（缺少短波红外）

（8）初始能见度（Initial Visibility）：40km  

注：单击Help，根据大气情况选择较为合适的能见度，由于缺少短波红外波段，不能反演气溶胶厚度，使用能见度作为气溶胶厚度，该参数对结果影响较大。

（9）多光谱设置面板中（Multispectral Settings），选择安装目录中的gf6_wfv.sli波谱响应函数（此文件需要安装中国国产卫星支持工具），其他默认。

（10）打开Advanced Settings面板，设置Use Tied Peocessing：Yes。Tile Size设置为100M~1024M，对应内存8GB~64GB。

注：如果内存较大，且数倍于输入数据量，可不使用分块处理。

在参数设置完毕后，先不要运行，因为会报错。如果不小心开始运行，关闭错误提示窗口，继续操作即可。

下面是关键步骤：

（11）点击FLAASH面板右下角Save按钮，将参数保存到一个txt工程文件中。

（12）使用记事本打开txt文件，按照下图红框位置进行编辑，保证红绿蓝分别对应3、2、1波段，保存。

（13）点击FLAASH面板右下角Restore按钮，选择修改后的txt文件。

（14）Apply执行大气校正即可。

4.  查看结果

（1）将大气校正前后图像均显示在视图中。

（2）在Layer Manager选中辐射定标结果图层，在工具栏中单击，获取一个像素点的波谱曲线。

（3）在Layer Manager选中大气校正结果图层，让这个图层为激活状态，在工具栏中单击，获取一个像素点的波谱曲线。

（4）移动图像中的定位框，定位到植被、水体等地物上，同时获取一个像素点上辐射定标结果和大气校正结果的波谱曲线。

（5）如下图为同一个植被像素点大气校正前后的波谱曲线。可以看到大气校正去除了部分大气的影响，尤其在蓝色波段。

注：为了减小数据存储量，FLAASH大气校正结果扩大了10000倍。

注：ENVI5.3等较低版本在显示光谱曲线时有可能错乱，是由于GF6 WFV传感器波段设置没有按照波长顺序，只需要将X轴修改为Index，即可正常显示光谱曲线，如下图所示。

之后便可以进行正射校正处理，使用工具为Toolbox/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow，设置输出分辨率16米即可。