i.landsat.toargrass - クラウドでオンライン

プログラム：

NAME

i.landsat.toar - 大気最上部の放射輝度または反射率と温度を計算します。
Landsat MSS/TM/ETM+/OLI

KEYWORDS

画像、放射測定変換、放射輝度、反射率、輝度温度、Landsat、
大気補正

SYNOPSIS

i.landsat.toar
i.landsat.toar - 助けて
i.landsat.toar [-RNP] =ベース名 出力=ベース名 [メットファイル=名] [センサー=文字列]
[方法=文字列] [date=YYYY-MM-DD] [太陽の標高=フロート] [製品の日付=YYYY-MM-DD]
[利得=文字列] [パーセント=フロート] [ピクセル=整数] [レイリー=フロート]
[イルサットメット=文字列[,文字列、...]] [階段=フロート] [-上書きする] [-助けます] [-詳細]
[-静かな] [-ui]

フラグ：
-r
すべての帯域の反射率の代わりにセンサーでの放射輝度を出力します。

-n
入力ラスター マップは、コードの代わりにバンドの番号を拡張子として使用します。

-p
出力メタデータ情報を印刷します

-上書き
出力ファイルが既存のファイルを上書きできるようにする

- 助けて
使用状況の概要を印刷する

-詳細
冗長モジュール出力

- 静かな
静かなモジュール出力

--ui
GUIダイアログを強制的に起動する

パラメーター：
=ベース名 [必要]
入力ラスターバンドのベース名
例: 「B」 B.1、B.2、...の場合

出力=ベース名 [必要]
出力ラスター マップのプレフィックス
例: 「B.toar.」 B.toar.1、B.toar.2、...を生成します。

メットファイル=名
Landsat メタデータ ファイルの名前 (.met または MTL.txt)

センサー=文字列
宇宙船センサー
「metfile」が指定されていない場合にのみ必須 (健全性のために推奨)
オプション： mss1、 mss2、 mss3、 mss4、 mss5、 tm4、 tm5、 tm7、 オリ8
mss1: Landsat-1 MSS
mss2: Landsat-2 MSS
mss3: Landsat-3 MSS
mss4: Landsat-4 MSS
mss5: Landsat-5 MSS
tm4: Landsat-4 TM
tm5: Landsat-5 TM
tm7: Landsat-7 ETM+
オリ8: Landsat_8 OLI/TIRS

方法=文字列
大気補正方式
大気補正方式
オプション： 修正されていない、 dos1、 dos2、 ドス2b、 dos3、 戻る4
デフォルト： 未修正

date=YYYY-MM-DD
画像取得日（yyyy-mm-dd）
「metfile」が指定されていない場合にのみ必須

太陽の標高=フロート
太陽の高度（度）
「metfile」が指定されていない場合にのみ必須

製品の日付=YYYY-MM-DD
イメージ作成日 (yyyy-mm-dd)
「metfile」が指定されていない場合にのみ必須

利得=文字列
すべての Landsat ETM+ バンドのゲイン (H/L) (1-5,61,62,7,8、XNUMX、XNUMX、XNUMX、XNUMX)
「metfile」が指定されていない場合にのみ必須

パーセント=フロート
経路放射輝度における太陽放射輝度のパーセント
「メソッド」が DOS の場合にのみ必須
デフォルト： 0.01

ピクセル=整数
デジタル数値を暗いオブジェクトとして考慮するための最小ピクセル
「メソッド」が DOS の場合にのみ必須
デフォルト： 1000

レイリー=フロート
レイリー大気 (拡散空放射照度)
「メソッド」が DOS3 の場合にのみ必須
デフォルト： 0.0

イルサットメット=文字列[、文字列、...]
指定されたメタデータに格納された戻り値
「metfile」と -p が指定された場合にのみ必須
オプション： 数、 作成、 日付、 サンエレブ、 センサー、 バンド、 スナズ、 時間
数: Landsat 番号
創造: 作成タイムスタンプ
date：日付
サンエレブ: 太陽の高度
センサー：センサー
バンド: バンド数
スナズ: 太陽方位角
時間：時間

階段=フロート
出力のスケール係数
デフォルト： 1.0

DESCRIPTION

i.landsat.toar Landsat 画像の校正されたデジタル数値を変換するために使用されます。
製品は大気最上部の放射輝度または大気最上部の反射率と温度に影響されます。
(センサー TM および ETM+ のバンド 6)。 オプションで、これを使用して、
大気補正による表面放射輝度または反射率 (DOS 法)。

通常、これを行うには、製造日、取得日、太陽高度が必要となります。
必要です。 さらに、Landsat-7 ETM+ の場合は、XNUMX つ​​のゲイン (高または低) も必要です。
それぞれのバンド。

オプションで (推奨)、データはメタデータ ファイル (.met または MTL.txt) から読み取ることができます。
すべての Landsat MSS、TM、ETM+、および OLI/TIRS。 ただし、太陽高度に値が与えられた場合、
メタデータ ファイルの内容は上書きされます。 これは、.met ファイル内のデータが次の場合に必要です。
不正確または正確ではありません。 また、取得日や製造日が記載されていない場合は、
メタデータ ファイルの場合は、コマンド ライン値が使用されます。

注目: 入力ラスター内の null 値または QCALmin より小さい値は、次の場合に null に設定されます。
出力ラスターであり、方程式には含まれません。

未修正 アットセンサー 値 (メソッド=未修正、 デフォルト）

標準的な幾何学補正および放射測定補正により、校正されたデジタル数値が得られます。
(QCAL = DN) 画像。 照明ジオメトリの影響をさらに標準化するために、QCAL
画像はまずセンサーでの放射輝度に変換され、次にセンサーでの反射率に変換されます。
サーマルバンドはまず QCAL からセンサーでの放射輝度に変換され、次に実効値に変換されます。
センサー温度 (ケルビン度)。

放射校正により QCAL が次のように変換されます。 アットセンサー 輝き、放射量
次の式を使用して、W/(m² * sr * µm) で測定されます。

・ゲイン = (Lmax - Lmin) / (QCALmax - QCALmin)

・バイアス = Lmin - ゲイン * QCALmin

・放射輝度 = ゲイン * QCAL + バイアス
どこ、 Lmax および 光分 は校正定数であり、 QCALmax および QCAL分 です。
QCAL で再スケーリングされた放射輝度の範囲の最高点と最低点。

次に、計算するには アットセンサー 反射率 方程式は次のとおりです。

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

· 反射率 = 放射輝度 / sun_radiance
どこ、 d 天文学単位で表した地球と太陽の距離です。 e は太陽の仰角、
および エサン 平均太陽大気外放射照度 (W/(m² * µm)) です。

簡素化 表面で 値 (メソッド=dos[1-4])

大気補正と反射率校正により、パスの放射輝度が除去されます。
大気からの迷光と太陽照明のスペクトル効果。 出力するには
これらの単純な 表面で 輝き および 表面で 反射率、方程式は次のとおりです (
サーマルバンド):

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

· radiance_path = radiance_dark - パーセント * sun_radiance

· 放射輝度 = (センサー放射輝度 - 放射輝度パス)

· 反射率 = 放射輝度 / sun_radiance
どこ、 パーセント は 0.0 ～ 1.0 (通常は 0.01) の値です。 エスキー 拡散空です
放射照度、 タウズ 太陽から地球までの経路に沿った大気透過率です。
地表、および TAUv 地面からの経路に沿った大気透過率です
センサーの表面に当てます。 ラディアンス_ダーク 最も暗い部分から計算されたセンサーでの放射輝度です。
オブジェクト、つまり画像全体で最小の「dark_parameter」（通常は 1000）ピクセルを持つ DN。
値は次のとおりです。

· DOS1: TAUv = 1.0、TAUz = 1.0、Esky = 0.0

· DOS2: 最大波のすべての帯域で TAUv = 1.0、Esky = 0.0、および TAUz = sin(e)
1 未満の長さ。（つまり、バンド 4 ～ 6 MSS、1 ～ 4 TM、および 1 ～ 4 ETM+）その他のバンド 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 *
ラディアンス_ダーク
注目: 出力放射輝度は変更されません (つまり、負の場合は 0.0 に設定されません)。
負の値も可能です。 ただし、 の場合、出力反射率は 0.0 に設定されます。
マイナスの値が得られました。

注意事項

出力ラスター セル値は、 階段 パラメータ (例: 100 インチ)
で反射率出力を使用する場合 i.gensigset).

On ランドサット8号 file
NASA は、Landsat データの L1G メタデータ ファイル (LDCM-DFCB-004.pdf) の構造を報告しています。
継続性ミッション (つまり、Landsat-8)。

NASA はデジタル変換に必要な情報を MIN_MAX_RADIANCE グループに保持します
放射輝度値の数値 (DN)。 それから、 i.landsat.toar 可能な標準を置き換えます
値とメタデータ値。 結果はメタダによって報告された値と一致します。
RADIOMETRIC_RESCALING グループ内のファイル。

また、NASA は、すべてのバンドの反射率の最大値と最小値の同じ値を報告しています。
ゲインバイアス値。 すべての帯域の反射率の範囲が同じであるのは奇妙です。 また、
彼らはWebページに、最初にDNから直接反射率を計算するように書いています。
RADIOMETRIC_RESCALING 値と秒を sin(sun_elevation) で割った値。

これは単純な再スケーリングです

· 反射率 = 放射輝度 / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
太陽の輝き

· 現在の反射率 = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

問題は、sun_radiance を計算するために ESUN 値 (提供されていません) が必要な場合に発生します。
ドス。 REFLECTANCE_MAXIMUM が RADIANCE_MAXIMUM に対応すると仮定すると、

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin(e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d^2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
コラボレー d メタデータ ファイルによって提供されるか、内部で計算される地球と太陽の距離です。
プログラム。

　 i.landsat.toar NASA の再スケーリングを元に戻し、Lmax、Lmin、Esun を引き続き使用します。
DN を放射輝度に、放射輝度を反射率に変換するための定数を計算するための値
「伝統的な」方程式と単純な大気補正。 注目：MAX時
値が提供されていない場合、 i.landsat.toar Lmax、Lmin、Esun を次から計算しようとします。
RADIOMETRIC_RESCALING (テストでは結果は同じでした)。

キャリブレーション 定数
冗長モード (フラグ -詳細)、プログラムは基本的な衛星データを書き込み、
変換に使用されるパラメータ。

製造日は正確な値ではありませんが、正しい校正を適用する必要があります
日付で変更された定数:

· Landsat-1 MSS: なし

· Landsat-2 MSS: 16 年 1975 月 XNUMX 日

· Landsat-3 MSS: 1 年 1978 月 XNUMX 日

· Landsat-4 MSS: 26 年 1982 月 1 日および 1983 年 XNUMX 月 XNUMX 日

· Landsat-4 TM: 1 年 1983 月 15 日および 1984 年 XNUMX 月 XNUMX 日

· Landsat-5 MSS: 6 年 1984 月 9 日および 1984 年 XNUMX 月 XNUMX 日

· Landsat-5 TM: 4 年 2003 月 2 日および 2007 年 XNUMX 月 XNUMX 日

· Landsat-7 ETM+: 1 年 2000 月 XNUMX 日

· Landsat-8 OLI/TIRS: 2013 年打ち上げ

例

file 例
バンド ラスター 7_203、30.1_203 [...] の Landsat-30.2 ETM+ のデジタル数値を次のように変換します。
出力ファイル 203_30.1_toar、203_30.2_toar [...] および
出力ファイル 293_39.61_toar および 293_39.62_toar のセンサー温度:
i.landsat.toar 入力=203_30。出力=_toar
metfile=p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar input=L5121060_06020060714。
出力=L5121060_06020060714_toar
メットファイル=L5121060_06020060714_MTL.txt
or
i.landsat.toar 入力=LC80160352013134LGN03_B 出力=toar
metfile=LC80160352013134LGN03_MTL.txt sensor=oli8 date=2013-05-14

DOS1 例
DOS1 を使用した DN から反射率への変換:
# チャネルの名前を変更するか、i.landsat.toar の入力スキームに一致するコピーを作成します。
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
DOS1 を使用した DN からの反射率値の計算 (メタデータは
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar 入力=lsat7_2002。出力=lsat7_2002_toar。センサー=tm7
method=dos1 date=2002-05-24 sun_elevation=64.7730999
product_date=2004-02-12 ゲイン=HHHLHLHHL
結果として得られる Landsat チャネルの名前は、lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8 です。

参考文献

· Chander G.、BL Markham、DL Helder、2009: 環境のリモートセンシング、
飛行。 113

· Chander GH および B. Markham、2003 年。: 地球科学とリモートに関する IEEE トランザクション
センシング、vol. 41、いいえ。 11.

・チャベス PS, jr. 1996. 画像ベースの大気補正 - 再考と
改善されました。 写真測量工学とリモートセンシング 62（9）：1025-1036。

· Huang et al: At-Satellite Reflectance、2002: A First Order Normalization Of
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· R. アイリッシュ: Landsat 7。科学データ ユーザー ハンドブック。 17 年 2007 月 15 日。 2011 年 XNUMX 月 XNUMX 日。

· Markham BL および JL Barker、1986 年: Landsat MSS および TM ポストキャリブレーション ダイナミック
範囲、大気外反射率、衛星温度。 EOSAT ランドサット
テクニカルノートその1。

· Moran MS、RD Jackson、PN Slater、PM Teillet、1992 年: のリモート センシング
環境、vol. 41.

· Song et al、2001: Landsat TM データを使用した分類と変更の検出、
大気の影響を補正するにはどうすればよいですか? 環境のリモートセンシング、vol. 75.

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