高分一号PMS数据预处理

GF-1 PMS数据完整预处理流程包括：辐射定标、大气校正、正射校正、图像融合、裁剪和影像配准。

注：全色图像没有方法进行大气校正，所以一般在定量遥感中不使用全色图像。本文档的操作流程是为了说明所有处理的步骤，如果只需要GF-1数据做底图使用，可以不做辐射定标和大气校正。

数据：GF1_PMS1_E82.3_N34.2_20151103_L1A0001149149

图1 预处理流程

多光谱辐射定标与大气校正
在ENVI 5.3.1版本中，直接支持高分一号PMS数据的辐射定标和大气校正。

其他版本参考http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102vvwn.html

（1）选择Open As->China Satellites->GF-1，选择

GF1_PMS1_E82.3_N34.2_20151103_L1A0001149149-PAN1.xml

和GF1_PMS1_E82.3_N34.2_20151103_L1A0001149149-MSS1.xml文件打开。

（2）在Toolbox中，打开/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，选择多光谱数据。

（3）在Radiometric Calibration面板中，单击Apply FLAASH Settings按钮，几个参数自动选择符合FLAASH大气校正要求，包括定标类型（Radiance）、存储顺序（Interleave）和辐射亮度单位（Scale Factor）。

（4）选择数据路径和文件名，单击OK执行。

图2 多光谱辐射定标面板

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

（6）点击Input Radiance Image，前面辐射定标好的数据，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。

（7）设置输出文件及路径设置；

（8）传感器基本信息设置：

l  成像中心点经纬度FLAASH自动从影像中获取。

l  传感器高度（Sensor Altitude）：645km

l  像元大小（pixel Size）：8m

l  成像区域平均高度可以通过统计DEM数据获取

l  成像时间：在图层管理中右键选View metadata，在Time选项中可以获取。

（9）大气模型和气溶胶模型，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）。

（10）气溶反演方法选择None（缺少短波红外），能见度设置为40km（查看Help中说明）。

（11）多光谱设置面板按照默认参数

图3 FLAASH参数面板

（12）打开Advanced settings面板，设置Use Tied Peocessing：No。

注：处理计算机的内存为8G，这里不使用分块计算。如果低于8g，需要使用分块计算，并将分块打开Tile Size设置为100~200M。

（13）单击Apply执行处理。

图4 大气校正高级参数面板

2.全色辐射定标

（1）在Toolbox中，打开/Radiometric Correction/Radiometric Calibration，选择全色数据。

（2）在Radiometric Calibration面板中，设置：

Calibration Type: Reflectance
Output Data Type：Uint
Scale Factor：10000
（3）选择输出路径和文件名。

（4）单击Apply执行处理。

注：由于多光谱FLAASH大气校正的结果为扩大了10000倍的反射率数据，为了让融合图像效果好，需要将全色数据与多光谱数据的像元值变成一致。这里使用辐射定标工具将全色数据定标为大气表观反射率，并扩大10000倍。

图5 全色图像辐射定标面板

3.多光谱/全色正射校正

       高分一号的L1A级包括了RPC文件，在经过了辐射定标、大气校正等处理，ENVI会自动将RPC嵌入处理结果中，可以在图层管理中辐射定标或者大气校正结果图层右键选View metadata，RPC选项就是嵌入的RPC文件。可以直接使用/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具进行正射校正。

下面是基于无控制点对多光谱/全色数据结果进行正射校正。

（1）在Toolbox中，启动/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具。在File Selection中选择全色数据辐射定标结果。DEM使用ENVI自带DEM（可以选择使用更高精度的DEM）。

（2）在RPC Refinement步骤中，打开Advanced面板，设置Output Piexl Size：2。

（3）在Exports面板中，选输出路径和文件名。

（4）单击Finish执行处理。

同样的方法对多光谱的大气校正结果进行正射校正，多光普输出像元设置为8。

图6 RPC Refinement步骤参数

4.图像融合

     为了提高融合速度，将多光谱数据的储存顺序由BSQ转成BIP。具体可参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102vupr.html。

（1）在Toolbox中，启动/Raster Management/Convert Interleave，选择上一步中多光谱正射校正结果。如下设置参数，Convert In Place：Yes，不生成新的文件。

图7 Convert File Parameters参数面板

（2）在Toolbox中，启动/Image Sharpening/NNDiffuse Pan Sharpening，分别选择多光谱和全色数据。

（3）选择输出路径和文件名。

（4）单击ok执行处理。

图8 NNDiffuse Pan Sharpening参数面板

5.影像裁剪

        融合后的GF-1数据平均大小3.5G，因此为了提高数据处理效率，需要将影像上的重点区域裁剪出来。

（1） 在Toolbox中，启动/Raster Management/Resize Data，选择需要裁剪的影像。

（2） 点击Spatial Subset，弹出Select Spatial Subset对话框，设置裁剪范围，单击OK后返回。

（3）设置输出路径文件名。

（4）单击ok执行处理。

图9 Select Spatial Subset面板

6.影像配准

       对研究区进行动态监测时，需要多景影像对比分析。为了减少误差，需要对所有影像进行几何配准。配准时需要以一景影像为基础，这里选择具有更高分辨率的GF-2数据为基准影像，对裁剪后的GF-1影像进行配准。

（1） 在Toolbox中，启动/Geometric Correction/Registration/Image Registration，Base Image File选择基准影像，Warp Image File 选择带配准影像，单击Next。

（2） 在Toolbox中，启动/Geometric Correction/Registration/Image Registration，Base Image File选择基准影像，Warp Image File 选择带配准影像，单击Next。

（2） 再单击Next，选择呢Tie Points面板中的Show Table，去除误差较大的点，保证RMS误差小1。在Warping面板中，设置Output Pixel Size From 参数为Warp Image。单击Next，设置输出路径和文件名，单击OK执行