i.landsat.toargrass: en línea en la nube

PROGRAMA:

NOMBRE

i.landsat.toar - Calcula la radiancia o reflectancia y la temperatura de la parte superior de la atmósfera para
Landsat MSS / TM / ETM + / OLI

PALABRAS CLAVE

imágenes, conversión radiométrica, resplandor, reflectancia, temperatura de brillo, Landsat,
corrección atmosférica

SINOPSIS

i.landsat.toar
i.landsat.toar --ayuda
i.landsat.toar [-RNP] Las opciones de entrada=nombre base salida=nombre base [Metfile=nombre ] [sensor=cadena]
[Método=cadena] [datos=aaaa-mm-dd] [elevacion_del_sol=flotar] [fecha de producto=aaaa-mm-dd]
[ganancia=cadena] [por ciento=flotar] [píxel=entero] [Rayleigh=flotar]
[lsatmet=cadena[,cadena, ...]] [escala=flotar] [-exagerar] [-ayuda] [-verboso]
[-tranquilo] [-ui]

Banderas
-r
Salida de resplandor en el sensor en lugar de reflectancia para todas las bandas

-n
Los mapas ráster de entrada utilizan como extensión el número de la banda en lugar del código

-p
Imprimir información de metadatos de salida

--Sobrescribir
Permitir que los archivos de salida sobrescriban los archivos existentes

--ayuda
Resumen de uso de impresión

--verboso
Salida del módulo detallado

--tranquilo
Salida de módulo silencioso

--ui
Forzar el inicio del cuadro de diálogo GUI

parámetros:
Las opciones de entrada=nombre base [requerido]
Nombre base de las bandas ráster de entrada
Ejemplo: 'B' para B.1, B.2, ...

salida=nombre base [requerido]
Prefijo para mapas ráster de salida
Ejemplo: 'B.toar'. genera B.toar.1, B.toar.2, ...

Metfile=nombre
Nombre del archivo de metadatos Landsat (.met o MTL.txt)

sensor=cadena
Sensor de nave espacial
Requerido solo si no se proporciona 'metfile' (recomendado por cordura)
Opciones: mss1, mss2, mss3, mss4, mss5, tm4, tm5, tm7, oli8
mss1: Landsat-1 SMS
mss2: Landsat-2 SMS
mss3: Landsat-3 SMS
mss4: Landsat-4 SMS
mss5: Landsat-5 SMS
tm4: Landsat-4TM
tm5: Landsat-5TM
tm7: Landsat-7 ETM +
oli8: Landsat_8 OLI / TIRS

Método=cadena
Método de corrección atmosférica
Método de corrección atmosférica
Opciones: sin corregir, dos1, dos2, dos2b, dos3, dos4
Por defecto: sin corregir

datos=aaaa-mm-dd
Fecha de adquisición de la imagen (aaaa-mm-dd)
Requerido solo si no se proporciona 'metfile'

elevacion_del_sol=flotar
Elevación del sol en grados
Requerido solo si no se proporciona 'metfile'

fecha de producto=aaaa-mm-dd
Fecha de creación de la imagen (aaaa-mm-dd)
Requerido solo si no se proporciona 'metfile'

ganancia=cadena
Ganancia (H / L) de todas las bandas Landsat ETM + (1-5,61,62,7,8)
Requerido solo si no se proporciona 'metfile'

por ciento=flotar
Porcentaje de radiancia solar en la trayectoria radiante
Requerido solo si el 'método' es cualquier DOS
Por defecto: 0.01

píxel=entero
Píxeles mínimos para considerar el número digital como un objeto oscuro
Requerido solo si el 'método' es cualquier DOS
Por defecto: 1000

Rayleigh=flotar
Atmósfera de Rayleigh (irradiancia difusa del cielo)
Requerido solo si el 'método' es DOS3
Por defecto: 0.0

lsatmet=cadena [, cadena, ...]
valor de retorno almacenado para un metadato dado
Requerido solo si 'metfile' y -p dados
Opciones: número, creación, fecha sol_elev, sensor, bandas, sunaz, equipo
número: Número Landsat
creación: Marca de tiempo de creación
datos: Fecha
sol_elev: Elevación del sol
sensor: sensor
bandas: Recuento de bandas
Sunaz: Ángulo azimutal solar
equipo: Tiempo

escala=flotar
Factor de escala para salida
Por defecto: 1.0

DESCRIPCIÓN

i.landsat.toar se utiliza para transformar el número digital calibrado de imágenes Landsat
productos a la luminosidad superior de la atmósfera o la reflectancia y temperatura máximas de la atmósfera
(banda 6 de los sensores TM y ETM +). Opcionalmente, se puede utilizar para calcular el
radiancia o reflectancia en la superficie con corrección atmosférica (método DOS).

Por lo general, para hacerlo, la fecha de producción, la fecha de adquisición y la elevación solar son
necesario. Además, para Landsat-7 ETM + también se necesita la ganancia (alta o baja) de los nueve
respectivas bandas.

Opcionalmente (recomendado), los datos se pueden leer del archivo de metadatos (.met o MTL.txt) para
todos los Landsat MSS, TM, ETM + y OLI / TIRS. Sin embargo, si a la elevación solar se le da el valor
del archivo de metadatos se sobrescribe. Esto es necesario cuando los datos del archivo .met están
incorrecto o no exacto. Además, si las fechas de adquisición o producción no se encuentran en el
archivo de metadatos, se utilizan los valores de la línea de comando.

Atención: Cualquier valor nulo o menor que QCALmin en el ráster de entrada se establece en nulo en
el ráster de salida y no se incluye en las ecuaciones.

No corregido en-sensor valores (método = sin corregir, defecto)

Las correcciones geométricas y radiométricas estándar dan como resultado un número digital calibrado
(QCAL = DN) imágenes. Para estandarizar aún más el impacto de la geometría de la iluminación, el QCAL
las imágenes se convierten primero en radiancia at-sensor y luego en reflectancia at-sensor.
La banda térmica se convierte primero de QCAL a radiancia en el sensor y luego a la
temperatura del sensor en grados Kelvin.

La calibración radiométrica convierte QCAL en en-sensor resplandor, una cantidad radiométrica
medido en W / (m² * sr * µm) usando las ecuaciones:

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

· Sesgo = Lmin - ganancia * QCALmin

· Resplandor = ganancia * QCAL + sesgo
dónde, Imax y Lmín son las constantes de calibración, y QCALmáx y QCALmín son el
los puntos más alto y más bajo del rango de resplandor reescalado en QCAL.

Entonces, para calcular en-sensor reflectancia las ecuaciones son:

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

· Reflectancia = radiance / sun_radiance
dónde, d es la distancia tierra-sol en unidades astronómicas, e es el ángulo de elevación solar,
y Acusación es la irradiancia solar exoatmosférica media en W / (m² * µm).

Simplificado en la superficie valores (método = dos [1-4])

La corrección atmosférica y la calibración de la reflectancia eliminan la radiancia de la trayectoria, es decir, la
luz perdida de la atmósfera y el efecto espectral de la iluminación solar. A la salida
estos simples en la superficie resplandor y en la superficie reflectancia, las ecuaciones son (no para
bandas térmicas):

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

· Radiance_path = radiance_dark - porcentaje * radiance_solar

· Radiance = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· Reflectancia = radiance / sun_radiance
dónde, por ciento es un valor entre 0.0 y 1.0 (generalmente 0.01), esky es el cielo difuso
irradiancia TAUz es la transmitancia atmosférica a lo largo del camino desde el sol hasta el
superficie del suelo, y TAUv es la transmitancia atmosférica a lo largo del camino desde el suelo
superficie al sensor. resplandor_oscuro es la radiancia en el sensor calculada a partir de la más oscura
objeto, es decir, DN con un mínimo de 'parámetro_oscuro' (generalmente 1000) píxeles para toda la imagen.
Los valores son,

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

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 y TAUz = sin (e) para todas las bandas con onda máxima
longitud inferior a 1. (es decir, bandas 4-6 MSS, 1-4 TM y 1-4 ETM +) otras bandas 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 *
resplandor_oscuro
Atención: El resplandor de salida permanece intacto (es decir, no se establece en 0.0 cuando es negativo) luego
son posibles valores negativos. Sin embargo, la reflectancia de salida se establece en 0.0 cuando es
obtuvo un valor negativo.

NOTAS

Los valores de la celda ráster de salida se pueden volver a escalar con el escala parámetro (por ejemplo, con 100 in
caso de utilizar salida de reflectancia en i.gensigset).

On Landsat-8 metadatos presentar
La NASA informa una estructura del archivo de metadatos L1G (LDCM-DFCB-004.pdf) para Landsat Data
Misión de continuidad (es decir, Landsat-8).

La NASA retiene en el grupo MIN_MAX_RADIANCE la información necesaria para transformar Digital
Números (DN) en valores de radiancia. Luego, i.landsat.toar reemplaza el posible estándar
valores con los valores de metadatos. Los resultados coinciden con los valores informados por la metada.
archivo en el grupo RADIOMETRIC_RESCALING.

Además, la NASA informa los mismos valores de reflectancia para todas las bandas en valores máximo-mínimo y en
valores de sesgo de ganancia. Es extraño que todas las bandas tengan el mismo rango de reflectancia. También,
escribieron en la página web para calcular la reflectancia directamente desde DN, primero con
Valores de RADIOMETRIC_RESCALING y segundo dividido por sin (sun_elevation).

Este es un simple cambio de escala

· Reflectancia = radiance / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
resplandor_solar

· Ahora reflectancia = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· Luego REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· Y REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

El problema surge cuando necesitamos valores ESUN (no proporcionados) para calcular sun_radiance y
DOS. Suponemos que REFLECTANCE_MAXIMUM corresponde al RADIANCE_MAXIMUM, entonces

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin (e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d ^ 2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
donde d es la distancia tierra-sol proporcionada por el archivo de metadatos o calculada dentro del
.

El i.landsat.toar revierte el cambio de escala de la NASA para continuar usando Lmax, Lmin y Esun
valores para calcular la constante para convertir DN en radiancia y radiancia en reflectancia con
las ecuaciones "tradicionales" y las correcciones atmosféricas simples. Atención: Cuando MAXIMUM
no se proporcionan valores, i.landsat.toar intenta calcular Lmax, Lmin y Esun a partir de
RADIOMETRIC_RESCALING (en las pruebas los resultados fueron los mismos).

Calibración constante
En modo detallado (bandera --verboso), el programa escribe datos satelitales básicos y el
parámetros utilizados en las transformaciones.

La fecha de producción no es un valor exacto pero es necesario aplicar la calibración correcta
constantes, que fueron cambiadas en las fechas:

· Landsat-1 MSS: nunca

· Landsat-2 MSS: 16 de julio de 1975

· Landsat-3 MSS: 1 de junio de 1978

· Landsat-4 MSS: 26 de agosto de 1982 y 1 de abril de 1983

· Landsat-4 TM: 1 de agosto de 1983 y 15 de enero de 1984

· Landsat-5 MSS: 6 de abril de 1984 y 9 de noviembre de 1984

· Landsat-5 TM: 4 de mayo de 2003 y 2 de abril de 2007

· Landsat-7 ETM +: 1 de julio de 2000

· Landsat-8 OLI / TIRS: lanzado en 2013

EJEMPLOS

metadatos presentar ejemplos
Transformar números digitales de Landsat-7 ETM + en rásteres de banda 203_30.1, 203_30.2 [...] a
reflectancia no corregida en el sensor en los archivos de salida 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] y
temperatura del sensor en los archivos de salida 293_39.61_toar y 293_39.62_toar:
i.landsat.toar input = 203_30. salida = _toar \
metfile = p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar input = L5121060_06020060714. \
salida = L5121060_06020060714_toar \
metfile = L5121060_06020060714_MTL.txt
or
i.landsat.toar entrada = LC80160352013134LGN03_B salida = toar \
metfile=LC80160352013134LGN03_MTL.txt sensor=oli8 date=2013-05-14

DOS1 ejemplo
DN a reflectancia usando DOS1:
# cambiar el nombre de los canales o hacer una copia para que coincida con el esquema de entrada de i.landsat.toar:
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
Cálculo de los valores de reflectancia de DN usando DOS1 (metadatos obtenidos de
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input = lsat7_2002. salida = lsat7_2002_toar. sensor = tm7 \
método = dos1 fecha = 2002-05-24 sun_elevation = 64.7730999 \
product_date = 2004-02-12 ganancia = HHHLHLHHL
Los canales Landsat resultantes son los nombres lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

Referencias

· Chander G., BL Markham y DL Helder, 2009: Teledetección del medio ambiente,
vuelo. 113

· Chander GH y B. Markham, 2003 .: IEEE Transactions On Geoscience And Remote
Detección, vol. 41, núm. 11

· Chávez PS, jr. 1996. Correcciones atmosféricas basadas en imágenes: revisadas y
Mejorado. Ingeniería fotogramétrica y teledetección 62(9): 1025 1036-.

· Huang et al: At-Satellite Reflectance, 2002: Una normalización de primer orden de
Landsat 7 ETM + Imágenes.

· R. Irish: Landsat 7. Manual para usuarios de datos científicos. 17 de febrero de 2007; 15 de mayo de 2011.

· Markham BL y JL Barker, 1986: Landsat MSS y TM Post-Calibration Dynamic
Rangos, reflectancias exoatmosféricas y temperaturas en el satélite. EOSAT Landsat
Notas técnicas, No. 1.

· Moran MS, RD Jackson, PN Slater y PM Teillet, 1992: Detección remota de
Medio ambiente, vol. 41.

· Song et al, 2001: Clasificación y detección de cambios usando datos Landsat TM, cuando
y ¿Cómo corregir los efectos atmosféricos? Percepción remota del medio ambiente, vol. 75.

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