i.landsat.toargrass - Online in de cloud

PROGRAMMA:

NAAM

i.landsat.toar - Berekent top-of-atmosphere uitstraling of reflectie en temperatuur voor
Landsat MSS/TM/ETM+/OLI

TREFWOORDEN

beeldspraak, radiometrische conversie, uitstraling, reflectie, helderheidstemperatuur, Landsat,
atmosferische correctie

KORTE INHOUD

i.landsat.toar
i.landsat.toar --help
i.landsat.toar [-rnp] invoer=basisnaam uitgang=basisnaam [metbestand=naam] [sensor=snaar]
[methode=snaar] [gegevens=yyyy-mm-dd] [zon_elevatie=drijven] [product_datum=yyyy-mm-dd]
[krijgen=snaar] [procent=drijven] [pixel=geheel getal] [Rayleigh=drijven]
[isatmet=snaar[,snaar,...]] [schaal=drijven] [--beschrijven] [--hulp] [--breedsprakig]
[--rustig] [--ui]

vlaggen:
-r
Uitgang bij-sensor straling in plaats van reflectie voor alle banden

-n
Invoerrasterkaarten gebruiken als uitbreiding het nummer van de band in plaats van de code

-p
Metadata-info afdrukuitvoer

--overschrijven
Toestaan ​​dat uitvoerbestanden bestaande bestanden overschrijven

--help
Gebruiksoverzicht afdrukken

--uitgebreid
Uitgebreide module-uitgang

--stil
Stille module-uitgang

--ui
Geforceerd starten van GUI-dialoogvenster

parameters:
invoer=basisnaam [verplicht]
Basisnaam van invoerrasterbanden
Voorbeeld: 'B.' voor B.1, B.2, ...

uitgang=basisnaam [verplicht]
Prefix voor uitvoerrasterkaarten
Voorbeeld: 'B.toar.' genereert B.toar.1, B.toar.2, ...

metbestand=naam
Naam van Landsat-metadatabestand (.met of MTL.txt)

sensor=snaar
Ruimtevaartuig sensor
Alleen vereist als 'metfile' niet is opgegeven (aanbevolen voor gezond verstand)
Opties: mss1, mss2, mss3, mss4, mss5, tm4, tm5, tm7, olie8
mss1: Landsat-1 MSS
mss2: Landsat-2 MSS
mss3: Landsat-3 MSS
mss4: Landsat-4 MSS
mss5: Landsat-5 MSS
tm4: Landsat-4TM
tm5: Landsat-5TM
tm7: Landsat-7 ETM+
olie8: Landsat_8 OLI/TIRS

methode=snaar
Atmosferische correctiemethode:
Atmosferische correctiemethode:
Opties: ongecorrigeerd, dos1, dos2, dos2b, dos3, twee4
Standaard: ongecorrigeerd

gegevens=yyyy-mm-dd
Datum opname afbeelding (jjjj-mm-dd)
Alleen vereist als 'metfile' niet is opgegeven

zon_elevatie=drijven
Zon elevatie in graden
Alleen vereist als 'metfile' niet is opgegeven

product_datum=yyyy-mm-dd
Aanmaakdatum afbeelding (jjjj-mm-dd)
Alleen vereist als 'metfile' niet is opgegeven

krijgen=snaar
Winst (H/L) van alle Landsat ETM+ banden (1-5,61,62,7,8)
Alleen vereist als 'metfile' niet is opgegeven

procent=drijven
Percentage zonnestraling in padstraling
Alleen vereist als 'methode' een DOS is
Standaard: 0.01

pixel=geheel getal
Minimale pixels om digitaal getal als donker object te beschouwen
Alleen vereist als 'methode' een DOS is
Standaard: 1000

Rayleigh=drijven
Rayleigh-atmosfeer (diffuse luchtinstraling)
Alleen vereist als 'methode' DOS3 is
Standaard: 0.0

isatmet=tekenreeks[,tekenreeks,...]
retourwaarde opgeslagen voor een bepaalde metadata
Alleen vereist als 'metfile' en -p zijn opgegeven
Opties: nummer, schepping, Datum, zon_elev, sensor, banden, zon, niet de tijd of
aantal: Landsat-nummer
het aanmaken: Tijdstempel aanmaken
gegevens: Datum
zon_elev: Hoogte zon
sensor: Sensor
banden: Banden tellen
zon: Azimuthoek van de zon
niet de tijd of: Tijd

schaal=drijven
Schaalfactor voor output
Standaard: 1.0

PRODUCTBESCHRIJVING

i.landsat.toar wordt gebruikt om het gekalibreerde digitale aantal Landsat-beelden te transformeren
producten naar de uitstraling van de atmosfeer of de reflectie en temperatuur van de top van de atmosfeer
(band 6 van de sensoren TM en ETM+). Optioneel kan het worden gebruikt om de te berekenen
uitstraling of reflectie aan het oppervlak met atmosferische correctie (DOS-methode).

Gewoonlijk zijn hiervoor de productiedatum, de acquisitiedatum en de zonne-elevatie:
nodig zijn. Bovendien is voor Landsat-7 ETM+ ook de versterking (hoog of laag) van de negen nodig
respectievelijke banden.

Optioneel (aanbevolen) kunnen de gegevens worden gelezen uit het metadatabestand (.met of MTL.txt) voor
alle Landsat MSS, TM, ETM+ en OLI/TIRS. Als de zonne-elevatie echter de waarde krijgt
van het metadatabestand wordt overschreven. Dit is nodig wanneer de gegevens in het .met-bestand zijn
onjuist of niet juist. Ook als de aankoop- of productiedatums niet worden gevonden in de
metadata-bestand, dan worden de opdrachtregelwaarden gebruikt.

Aandacht: Elke null-waarde of kleiner dan QCALmin in het invoerraster is ingesteld op null in
het uitvoerraster en het is niet opgenomen in de vergelijkingen.

ongecorrigeerd op-sensor waarden (methode=ongecorrigeerd, standaard)

De standaard geometrische en radiometrische correcties resulteren in een gekalibreerd digitaal getal
(QCAL = DN) afbeeldingen. Om de impact van verlichtingsgeometrie verder te standaardiseren, heeft de QCAL
beelden worden eerst geconverteerd naar de straling bij de sensor en vervolgens naar de reflectie bij de sensor.
De thermische band wordt eerst omgezet van QCAL naar straling bij de sensor en vervolgens naar effectief
bij-sensor temperatuur in Kelvin graden.

Radiometrische kalibratie converteert QCAL naar op-sensor glans, een radiometrische grootheid
gemeten in W/(m² * sr * µm) met behulp van de vergelijkingen:

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

· bias = Lmin - versterking * QCALmin

· uitstraling = winst * QCAL + bias
waar, Imax en min zijn de kalibratieconstanten, en QCALmax en QCAL min de
hoogste en laagste punten van het bereik van opnieuw geschaalde uitstraling in QCAL.

Om vervolgens te berekenen op-sensor reflectie de vergelijkingen zijn:

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

· reflectie = uitstraling / sun_radiance
waar, d is de afstand aarde-zon in astronomische eenheden, e is de zonne-elevatiehoek,
en Esun is de gemiddelde exo-atmosferische zonnestraling in W/(m² * µm).

Vereenvoudigd aan de oppervlakte waarden (methode=dos[1-4])

Atmosferische correctie en reflectiekalibratie verwijderen de padstraling, dwz de
strooilicht uit de atmosfeer en het spectrale effect van zonneverlichting. Om uit te voeren:
deze eenvoudige aan de oppervlakte glans en aan de oppervlakte reflectie, de vergelijkingen zijn (niet voor
thermische banden):

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

· radiance_path = radiance_dark - procent * sun_radiance

· uitstraling = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· reflectie = uitstraling / sun_radiance
waar, procent is een waarde tussen 0.0 en 1.0 (meestal 0.01), esky is de diffuse lucht
straling, TAUz is de atmosferische transmissie langs het pad van de zon naar de
grondoppervlak, en TAUv is de atmosferische transmissie langs het pad vanaf de grond
oppervlak naar de sensor. uitstraling_donker is de straling bij de sensor berekend op basis van de donkerste
object, dwz DN met een minimum 'dark_parameter' (meestal 1000) pixels voor de hele afbeelding.
De waarden zijn,

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

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 en TAUz = sin(e) voor alle banden met maximale golf
lengte kleiner dan 1. (dwz banden 4-6 MSS, 1-4 TM en 1-4 ETM+) andere banden 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 *
uitstraling_donker
Aandacht: Uitgangsstraling blijft onaangetast (dwz niet ingesteld op 0.0 wanneer deze negatief is) dan
het zijn mogelijke negatieve waarden. De uitgangsreflectie is echter ingesteld op 0.0 wanneer is
een negatieve waarde gekregen.

OPMERKINGEN

De uitvoerrastercelwaarden kunnen opnieuw worden geschaald met de schaal parameter (bijv. met 100 in
geval van het gebruik van reflectie-uitgang in ik.gensigset).

On Landsat-8 metadata filet
NASA rapporteert een structuur van het L1G Metadata-bestand (LDCM-DFCB-004.pdf) voor Landsat Data
Continuïteitsmissie (dwz Landsat-8).

NASA behoudt in de MIN_MAX_RADIANCE-groep de benodigde informatie om Digital te transformeren
Cijfers (DN) in stralingswaarden. Vervolgens, i.landsat.toar vervangt de mogelijke standaard
waarden met de metagegevenswaarden. De resultaten komen overeen met de waarden gerapporteerd door de metada
bestand in de groep RADIOMETRIC_RESCALING.

Ook rapporteert NASA dezelfde reflectiewaarden voor alle banden in max-min-waarden en in
gain-bias waarden. Het is vreemd dat alle banden hetzelfde reflectiebereik hebben. Ook,
ze schreven op de webpagina om reflectie rechtstreeks uit DN te berekenen, eerst met
RADIOMETRIC_RESCALING waarden en tweede gedeeld door sin(sun_elevation).

Dit is een eenvoudige herschaling

· reflectie = uitstraling / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
zonnestraling

· nu reflectie = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· dan REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· en REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

Het probleem doet zich voor wanneer we ESUN-waarden (niet meegeleverd) nodig hebben om sun_radiance en . te berekenen
DOS. We nemen aan dat REFLECTANCE_MAXIMUM overeenkomt met de RADIANCE_MAXIMUM, dan

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin(e) = RADIANCE_MAXIMUM / zonnestraling

· Esun = (PI * d^2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
WAAR d is de afstand aarde-zon geleverd door metadatabestand of berekend binnen de
programma.

De i.landsat.toar zet de NASA-schaalverdeling terug om Lmax, Lmin en Esun te blijven gebruiken
waarden om de constante te berekenen om DN om te zetten naar straling en straling naar reflectie met
de "traditionele" vergelijkingen en eenvoudige atmosferische correcties. Aandacht: Wanneer MAXIMUM
waarden worden niet gegeven, i.landsat.toar probeert Lmax, Lmin en Esun te berekenen uit
RADIOMETRIC_RESCALING (in tests waren de resultaten hetzelfde).

Ijking constante
In uitgebreide modus (vlag --uitgebreid), het programma schrijft basissatellietgegevens en de
parameters gebruikt in de transformaties.

De productiedatum is geen exacte waarde, maar het is noodzakelijk om de juiste kalibratie toe te passen
constanten, die zijn gewijzigd in de datums:

· Landsat-1 MSS: nooit

· Landsat-2 MSS: 16 juli 1975

· Landsat-3 MSS: 1 juni 1978

· Landsat-4 MSS: 26 augustus 1982 en 1 april 1983

· Landsat-4 TM: 1 augustus 1983 en 15 januari 1984

· Landsat-5 MSS: 6 april 1984 en 9 november 1984

· Landsat-5 TM: 4 mei 2003 en 2 april 2007

· Landsat-7 ETM+: 1 juli 2000

· Landsat-8 OLI/TIRS: gelanceerd in 2013

Voorbeelden

Metadata filet voorbeelden
Transformeer digitale nummers van Landsat-7 ETM+ in bandrasters 203_30.1, 203_30.2 [...] naar
ongecorrigeerde at-sensor reflectie in uitvoerbestanden 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] en
temperatuur bij sensor in uitvoerbestanden 293_39.61_toar en 293_39.62_toar:
i.landsat.toar invoer=203_30. output=_toar \
metbestand=p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar invoer=L5121060_06020060714. \
uitgang=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 voorbeeld
DN naar reflectie met DOS1:
# hernoem kanalen of maak een kopie om overeen te komen met het invoerschema van 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
Berekening van reflectiewaarden van DN met behulp van DOS1 (metadata verkregen van
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input=lsat7_2002. uitgang=lsat7_2002_toar. sensor=tm7 \
methode=dos1 datum=2002-05-24 sun_elevation=64.7730999 \
product_date=2004-02-12 winst=HHHLHLHHL
De resulterende Landsat-kanalen zijn namen lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

REFERENTIES

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

· Chander GH en B. Markham, 2003.: IEEE-transacties over geowetenschappen en op afstand
Sensing, vol. 41, nee. 11.

· Chavez PS, jr. 1996. Op afbeeldingen gebaseerde atmosferische correcties - Revisited and
Verbeterd. Fotogrammetrische techniek en teledetectie 62(9): 1025-1036.

· Huang et al: At-Satellite Reflectance, 2002: een eerste orde normalisatie van
Landsat 7 ETM+ afbeeldingen.

· R. Irish: Landsat 7. Gebruikershandboek voor wetenschappelijke gegevens. 17 februari 2007; 15 mei 2011.

· Markham BL en JL Barker, 1986: Landsat MSS en TM Post-Calibration Dynamic
Bereiken, Exoatmosferische reflecties en At-Satelliet Temperaturen. EOSAT Landsat
Technische opmerkingen, nr. 1.

· Moran MS, RD Jackson, PN Slater en PM Teillet, 1992: Remote Sensing of
Milieu, vol. 41.

· Song et al, 2001: classificatie en veranderingsdetectie met behulp van Landsat TM-gegevens, wanneer
en hoe atmosferische effecten te corrigeren? Remote Sensing of Environment, vol. 75.

Gebruik i.landsat.toargrass online met onworks.net-services