i.landsat.toargrass – Online in der Cloud

PROGRAMM:

NAME/FUNKTION

i.landsat.toar - Berechnet die Strahlungsdichte oder das Reflexionsvermögen und die Temperatur der oberen Atmosphäre
Landsat MSS/TM/ETM+/OLI

SCHLÜSSELWÖRTER

Bilddaten, radiometrische Umwandlung, Strahldichte, Reflexionsgrad, Helligkeitstemperatur, Landsat,
atmosphärische Korrektur

ZUSAMMENFASSUNG

i.landsat.toar
i.landsat.toar --help
i.landsat.toar [-rnp] Eingabe=Basisname Ausgabe=Basisname [metfile=Name] [Sensor=Schnur]
[Methode=Schnur] [Datum=yyyy-mm-dd] [sun_elevation=schweben] [Produktdatum=yyyy-mm-dd]
[gewinnen=Schnur] [Prozent=schweben] [Pixel=ganze Zahl] [Rayleigh=schweben]
[lsatmet=Schnur[,Schnur,...]] [Treppe=schweben] [--überschreiben] [--Hilfe] [--ausführlich]
[--ruhig] [--ui]

Flaggen:
-r
Gibt für alle Bänder die Strahlungsdichte am Sensor anstelle des Reflexionsvermögens aus

-n
Eingabe-Rasterkarten verwenden als Erweiterung die Nummer des Bandes anstelle des Codes

-p
Ausgabemetadateninformationen drucken

--überschreiben
Ausgabedateien erlauben, vorhandene Dateien zu überschreiben

--help
Nutzungszusammenfassung drucken

- ausführlich
Ausführliche Modulausgabe

--ruhig
Leiser Modulausgang

--ui
Starten des GUI-Dialogs erzwingen

Parameter:
Eingabe=Basisname [erforderlich]
Basisname der Eingabe-Rasterbänder
Beispiel: „B.“ für B.1, B.2, ...

Ausgabe=Basisname [erforderlich]
Präfix für Ausgabe-Rasterkarten
Beispiel: „B.toar.“ generiert B.toar.1, B.toar.2, ...

metfile=Name
Name der Landsat-Metadatendatei (.met oder MTL.txt)

Sensor=Schnur
Raumfahrzeugsensor
Nur erforderlich, wenn „metfile“ nicht angegeben ist (aus Gründen der Vernunft empfohlen)
Zubehör: mss1, mss2, mss3, mss4, mss5, tm4, tm5, tm7, Oli8
ms1: Landsat-1 MSS
ms2: Landsat-2 MSS
ms3: Landsat-3 MSS
ms4: Landsat-4 MSS
ms5: Landsat-5 MSS
tm4: Landsat-4 TM
tm5: Landsat-5 TM
tm7: Landsat-7 ETM+
Oli8: Landsat_8 OLI/TIRS

Methode=Schnur
Atmosphärische Korrekturmethode
Atmosphärische Korrekturmethode
Zubehör: unkorrigiert, dos1, dos2, dos2b, dos3, Dos4
Standard: unkorrigierte

Datum=yyyy-mm-dd
Bildaufnahmedatum (JJJJ-MM-TT)
Nur erforderlich, wenn „metfile“ nicht angegeben ist

sun_elevation=schweben
Sonnenhöhe in Grad
Nur erforderlich, wenn „metfile“ nicht angegeben ist

Produktdatum=yyyy-mm-dd
Bilderstellungsdatum (JJJJ-MM-TT)
Nur erforderlich, wenn „metfile“ nicht angegeben ist

gewinnen=Schnur
Verstärkung (H/L) aller Landsat ETM+-Bänder (1-5,61,62,7,8)
Nur erforderlich, wenn „metfile“ nicht angegeben ist

Prozent=schweben
Prozentualer Anteil der Sonnenstrahlung an der Pfadstrahlung
Nur erforderlich, wenn „Methode“ ein beliebiges DOS ist
Standard: 0.01

Pixel=ganze Zahl
Mindestpixel, um eine digitale Zahl als dunkles Objekt zu betrachten
Nur erforderlich, wenn „Methode“ ein beliebiges DOS ist
Standard: 1000

Rayleigh=schweben
Rayleigh-Atmosphäre (diffuse Himmelseinstrahlung)
Nur erforderlich, wenn „Methode“ DOS3 ist
Standard: 0.0

lsatmet=Zeichenfolge[,Zeichenfolge,...]
Rückgabewert, der für bestimmte Metadaten gespeichert wird
Nur erforderlich, wenn 'metfile' und -p angegeben sind
Zubehör: Anzahl, Schaffung, Datum sun_elev, Sensor, Bands, Sunaz, Zeit
Anzahl: Landsat-Nummer
Schaffung: Erstellungszeitstempel
Datum: Datum
sun_elev: Sonnenstand
Sensor: Fühler
Bands: Bands zählen
sunaz: Sonnenazimutwinkel
Zeit: Zeit

Treppe=schweben
Skalierungsfaktor für die Ausgabe
Standard: 1.0

BESCHREIBUNG

i.landsat.toar wird verwendet, um die kalibrierte digitale Anzahl von Landsat-Bildern umzuwandeln
Produkte zu Top-of-Atmosphere-Strahlung oder Top-of-Atmosphere-Reflexionsgrad und Temperatur
(Band 6 der Sensoren TM und ETM+). Optional kann es zur Berechnung des verwendet werden
Oberflächenstrahlung oder Reflexionsgrad mit atmosphärischer Korrektur (DOS-Methode).

Hierzu dienen in der Regel das Herstellungsdatum, das Erwerbsdatum und der Sonnenstand
erforderlich. Darüber hinaus wird für Landsat-7 ETM+ auch die Verstärkung (hoch oder niedrig) der neun benötigt
jeweiligen Bands.

Optional (empfohlen) können die Daten aus der Metadatendatei (.met oder MTL.txt) gelesen werden
alle Landsat MSS, TM, ETM+ und OLI/TIRS. Wenn jedoch die Sonnenhöhe angegeben wird, wird der Wert angegeben
der Metadatendatei wird überschrieben. Dies ist erforderlich, wenn die Daten in der .met-Datei vorhanden sind
falsch oder nicht genau. Auch wenn keine Anschaffungs- oder Produktionsdaten in der gefunden werden
Metadatendatei, dann werden die Befehlszeilenwerte verwendet.

Aufmerksamkeit: Jeder Nullwert oder kleiner als QCALmin im Eingabe-Raster wird in auf Null gesetzt
das Ausgaberaster und ist nicht in den Gleichungen enthalten.

Unkorrigiert at-sensor Werte (Methode=unkorrigiert, Standard)

Die standardmäßigen geometrischen und radiometrischen Korrekturen führen zu einer kalibrierten digitalen Zahl
(QCAL = DN) Bilder. Um den Einfluss der Beleuchtungsgeometrie weiter zu standardisieren, wurde die QCAL
Bilder werden zunächst in die Strahlungsdichte am Sensor und dann in das Reflexionsvermögen am Sensor umgewandelt.
Das Wärmeband wird zunächst von QCAL in die Strahlungsdichte am Sensor und dann in die effektive umgewandelt
Temperatur am Sensor in Kelvin-Grad.

Die radiometrische Kalibrierung wandelt QCAL in um at-sensor Glanz, eine radiometrische Größe
gemessen in W/(m² * sr * µm) unter Verwendung der Gleichungen:

· Verstärkung = (Lmax - Lmin) / (QCALmax - QCALmin)

· Bias = Lmin - Verstärkung * QCALmin

· Strahldichte = Verstärkung * QCAL + Bias
woher, Imax und Lmin sind die Kalibrierungskonstanten und QCALmax und QCALmin sind die
höchste und niedrigste Punkte des Bereichs der neu skalierten Strahldichte in QCAL.

Dann zu berechnen at-sensor Reflexions Die Gleichungen lauten:

· sun_radiance = [Esun * sin(e)] / (PI * d^2)

· Reflexionsgrad = Strahlung / Sonnenstrahlung
woher, d ist der Abstand Erde-Sonne in astronomischen Einheiten, e ist der Sonnenhöhenwinkel,
und Esun ist die mittlere solare exoatmosphärische Einstrahlung in W/(m² * µm).

Einfach an der Oberfläche Werte (Methode=dos[1-4])

Durch atmosphärische Korrektur und Reflexionskalibrierung wird die Pfadstrahlung, d. h., entfernt
Streulicht aus der Atmosphäre und der spektrale Effekt der Sonnenbeleuchtung. Zur Ausgabe
diese einfach an der Oberfläche Glanz und an der Oberfläche Reflexions, die Gleichungen sind (nicht für
Thermobänder):

· sun_radiance = TAUv * [Esun * sin(e) * TAUz + Esky] / (PI * d^2)

· radiance_path = radiance_dark - Prozent * sun_radiance

· Strahldichte = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· Reflexionsgrad = Strahlung / Sonnenstrahlung
woher, Prozent ist ein Wert zwischen 0.0 und 1.0 (normalerweise 0.01), Esky ist der diffuse Himmel
Bestrahlungsstärke, TAUz ist die atmosphärische Transmission entlang des Weges von der Sonne zum
Bodenoberfläche und TAUv ist die atmosphärische Transmission entlang des Weges vom Boden aus
Oberfläche zum Sensor. radiance_dark ist die Strahlungsdichte am Sensor, berechnet aus der dunkelsten
Objekt, dh DN mit mindestens „dark_parameter“ (normalerweise 1000) Pixeln für das gesamte Bild.
Die Werte sind,

· DOS1: TAUv = 1.0, TAUz = 1.0 und Esky = 0.0

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 und TAUz = sin(e) für alle Bänder mit maximaler Welle
Länge kleiner als 1. (dh Bänder 4-6 MSS, 1-4 TM und 1-4 ETM+) andere Bänder TAUz =
1.0

· DOS3: TAUv = exp[-t/cos(sat_zenith)], TAUz = exp[-t/sin(e)], Esky = rayleigh

· DOS4: TAUv = exp[-t/cos(sat_zenith)], TAUz = exp[-t/sin(e)], Esky = PI *
radiance_dark
Aufmerksamkeit: Die Ausgangsstrahlung bleibt dann unverändert (dh sie wird nicht auf 0.0 gesetzt, wenn sie negativ ist).
es handelt sich um mögliche negative Werte. Allerdings wird der Ausgabereflexionsgrad auf 0.0 gesetzt, wenn dies der Fall ist
einen negativen Wert erhalten.

ANMERKUNG

Die ausgegebenen Rasterzellenwerte können mit neu skaliert werden Treppe Parameter (z. B. mit 100 in
Fall der Verwendung der Reflexionsausgabe in i.gensigset).

On Landsat-8 Metadaten Datei
Die NASA meldet eine Struktur der L1G-Metadatendatei (LDCM-DFCB-004.pdf) für Landsat-Daten
Kontinuitätsmission (z. B. Landsat-8).

Die NASA behält in der Gruppe MIN_MAX_RADIANCE die notwendigen Informationen zur digitalen Transformation
Zahlen (DN) in Strahldichtewerten. Dann, i.landsat.toar ersetzt den möglichen Standard
Werte mit den Metadatenwerten. Die Ergebnisse stimmen mit den von der Metada gemeldeten Werten überein
Datei in der Gruppe RADIOMETRIC_RESCALING.

Außerdem meldet die NASA die gleichen Reflexionswerte für alle Bänder in Max-Min-Werten und in
Gain-Bias-Werte. Es ist seltsam, dass alle Bänder den gleichen Reflexionsbereich haben. Auch,
Sie haben auf der Webseite geschrieben, dass das Reflexionsvermögen zunächst direkt aus DN berechnet werden soll
RADIOMETRIC_RESCALING-Werte und Sekunde geteilt durch sin(sun_elevation).

Dies ist eine einfache Neuskalierung

· Reflexionsgrad = Strahldichte / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
sun_radiance

· jetzt Reflexionsgrad = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· dann REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· und REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

Das Problem entsteht, wenn wir ESUN-Werte (nicht bereitgestellt) benötigen, um sun_radiance und zu berechnen
DOS. Wir gehen dann davon aus, dass REFLECTANCE_MAXIMUM dem RADIANCE_MAXIMUM entspricht

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin(e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d^2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
woher d ist der Abstand Erde-Sonne, der in der Metadatendatei bereitgestellt oder in der Datei berechnet wird


Das i.landsat.toar Macht die NASA-Neuskalierung rückgängig, um weiterhin Lmax, Lmin und Esun zu verwenden
Werte, um die Konstante zu berechnen, mit der DN in Strahldichte und Strahldichte in Reflexionsgrad umgewandelt werden
die „traditionellen“ Gleichungen und einfache atmosphärische Korrekturen. Aufmerksamkeit: Wenn MAXIMAL
Werte werden nicht angegeben, i.landsat.toar versucht Lmax, Lmin und Esun daraus zu berechnen
RADIOMETRIC_RESCALING (in Tests waren die Ergebnisse gleich).

Kalibrierung konstante
Im ausführlichen Modus (Flag - ausführlich), das Programm schreibt grundlegende Satellitendaten und die
Parameter, die in den Transformationen verwendet werden.

Das Produktionsdatum ist kein exakter Wert, es ist jedoch eine korrekte Kalibrierung erforderlich
Konstanten, die in den Daten geändert wurden:

· Landsat-1 MSS: nie

· Landsat-2 MSS: 16. Juli 1975

· Landsat-3 MSS: 1. Juni 1978

· Landsat-4 MSS: 26. August 1982 und 1. April 1983

· Landsat-4 TM: 1. August 1983 und 15. Januar 1984

· Landsat-5 MSS: 6. April 1984 und 9. November 1984

· Landsat-5 TM: 4. Mai 2003 und 2. April 2007

· Landsat-7 ETM+: 1. Juli 2000

· Landsat-8 OLI/TIRS: 2013 gestartet

Beispiele:

Metadaten Datei Beispiele
Digitale Zahlen von Landsat-7 ETM+ in Bandraster 203_30.1, 203_30.2 [...] umwandeln
unkorrigiertes Reflexionsvermögen am Sensor in den Ausgabedateien 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] und
Temperatur am Sensor in den Ausgabedateien 293_39.61_toar und 293_39.62_toar:
i.landsat.toar-Eingabe=203_30. Ausgabe=_toar \
metfile=p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar input=L5121060_06020060714. \
Ausgabe=L5121060_06020060714_toar \
metfile=L5121060_06020060714_MTL.txt
or
i.landsat.toar Input=LC80160352013134LGN03_B Output=toar \
metfile=LC80160352013134LGN03_MTL.txt sensor=oli8 date=2013-05-14

DOS1 Beispiel
DN zu Reflexion mit DOS1:
# Kanäle umbenennen oder eine Kopie erstellen, um sie an das Eingabeschema von i.landsat.toar anzupassen:
g.copy raster=lsat7_2002_10,lsat7_2002.1
g.copy raster=lsat7_2002_20,lsat7_2002.2
g.copy raster=lsat7_2002_30,lsat7_2002.3
g.copy raster=lsat7_2002_40,lsat7_2002.4
g.copy raster=lsat7_2002_50,lsat7_2002.5
g.copy raster=lsat7_2002_61,lsat7_2002.61
g.copy raster=lsat7_2002_62,lsat7_2002.62
g.copy raster=lsat7_2002_70,lsat7_2002.7
g.copy raster=lsat7_2002_80,lsat7_2002.8
Berechnung der Reflexionswerte aus DN mit DOS1 (Metadaten aus
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input=lsat7_2002. Ausgabe=lsat7_2002_toar. sensor=tm7 \
method=dos1 date=2002 sun_elevation=05 \
product_date=2004-02-12 Gewinn=HHHLHLHHL
Die resultierenden Landsat-Kanäle heißen lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

REFERENZEN

· Chander G., BL Markham und DL Helder, 2009: Remote Sensing of Environment,
Flug. 113

· Chander GH und B. Markham, 2003: IEEE Transactions On Geoscience And Remote
Sensing, Bd. 41, Nr. 11.

· Chavez PS, jr. 1996. Bildbasierte atmosphärische Korrekturen – Revisited und
Verbessert. Photogrammetrische Technik und Fernerkundung 62(9): 1025-1036.

· Huang et al: At-Satellite Reflectance, 2002: Eine Normalisierung erster Ordnung von
Landsat 7 ETM+ Bilder.

· R. Irish: Landsat 7. Science Data Users Handbook. 17. Februar 2007; 15. Mai 2011.

· Markham BL und JL Barker, 1986: Landsat MSS und TM Post-Calibration Dynamic
Reichweiten, exoatmosphärische Reflexionen und Temperaturen am Satelliten. EOSAT Landsat
Technische Hinweise, Nr. 1.

· Moran MS, RD Jackson, PN Slater und PM Teillet, 1992: Fernerkundung von
Umwelt, Bd. 41.

· Song et al., 2001: Klassifizierung und Änderungserkennung mithilfe von Landsat TM-Daten, Wann
und wie kann man atmosphärische Effekte korrigieren? Fernerkundung der Umwelt, vol. 75.

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