i.landsat.toargrass - Online na nuvem

PROGRAMA:

NOME

i.landsat.toar - Calcula a radiância da parte superior da atmosfera ou refletância e temperatura para
Landsat MSS / TM / ETM + / OLI

CHAVES

imagens, conversão radiométrica, brilho, refletância, temperatura de brilho, Landsat,
correção atmosférica

SINOPSE

i.landsat.toar
i.landsat.toar --Socorro
i.landsat.toar [-RNP] entrada=nome de base saída=nome de base [arquivomet=nome] [sensor=corda]
[método=corda] [dados=aaaa-mm-dd] [sol_elevação=flutuar] [data_produto=aaaa-mm-dd]
[de ganho=corda] [por cento=flutuar] [pixels=número inteiro] [Rayleigh=flutuar]
[último=corda[,corda, ...]] [escada=flutuar] [-substituir] [-ajudar] [-detalhado]
[-calma] [-ui]

Sinalizadores:
-r
Saída de radiância no sensor em vez de refletância para todas as bandas

-n
Os mapas raster de entrada usam como extensão o número da banda em vez do código

-p
Imprimir informação de metadados de saída

- sobrescrever
Permitir que os arquivos de saída substituam os arquivos existentes

--Socorro
Imprimir resumo de uso

--verbose
Saída detalhada do módulo

--quieto
Saída silenciosa do módulo

--ui
Forçar o lançamento da caixa de diálogo da GUI

parâmetros:
entrada=nome de base [obrigatório]
Nome base das bandas raster de entrada
Exemplo: 'B.' para B.1, B.2, ...

saída=nome de base [obrigatório]
Prefixo para mapas raster de saída
Exemplo: 'B.toar.' gera B.toar.1, B.toar.2, ...

arquivomet=nome
Nome do arquivo de metadados Landsat (.met ou MTL.txt)

sensor=corda
Sensor de nave espacial
Obrigatório apenas se 'metfile' não for fornecido (recomendado para sanidade)
opções: mss1, mss2, mss3, mss4, mss5, tm4, tm5, tm7, Oli8
mss1: MSS Landsat-1
mss2: MSS Landsat-2
mss3: MSS Landsat-3
mss4: MSS Landsat-4
mss5: MSS Landsat-5
tm4: Landsat-4TM
tm5: Landsat-5TM
tm7: Landsat-7 ETM +
Oli8: Landsat_8 OLI / TIRS

método=corda
Método de correção atmosférica
Método de correção atmosférica
opções: não corrigida, dos1, dos2, dos2b, dos3, dois 4
Padrão: sem correção

dados=aaaa-mm-dd
Data de aquisição da imagem (aaaa-mm-dd)
Obrigatório apenas se 'metfile' não for fornecido

sol_elevação=flutuar
Elevação do Sol em graus
Obrigatório apenas se 'metfile' não for fornecido

data_produto=aaaa-mm-dd
Data de criação da imagem (aaaa-mm-dd)
Obrigatório apenas se 'metfile' não for fornecido

de ganho=corda
Ganho (H / L) de todas as bandas Landsat ETM + (1-5,61,62,7,8)
Obrigatório apenas se 'metfile' não for fornecido

por cento=flutuar
Porcentagem da radiância solar na radiância do caminho
Obrigatório apenas se 'método' for qualquer DOS
Padrão: 0.01

pixels=número inteiro
Pixels mínimos para considerar o número digital como um objeto escuro
Obrigatório apenas se 'método' for qualquer DOS
Padrão: 1000

Rayleigh=flutuar
Atmosfera de Rayleigh (irradiância difusa do céu)
Obrigatório apenas se o 'método' for DOS3
Padrão: 0.0

último=string [, string, ...]
valor de retorno armazenado para um dado metadado
Obrigatório apenas se 'metfile' e -p forem fornecidos
opções: número, criação, encontro, sol_elev, sensor, bandas, sunaz, tempo
número: Número Landsat
criação: Carimbo de data e hora de criação
dados: Encontro
sun_elev: Elevação do Sol
sensor: Sensor
bandas: Contagem de bandas
Sunaz: Ângulo do Sol Azimute
tempo: Tempo

escada=flutuar
Fator de escala para produção
Padrão: 1.0

DESCRIÇÃO

i.landsat.toar é usado para transformar o número digital calibrado de imagens Landsat
produtos para a radiância do topo da atmosfera ou refletância e temperatura do topo da atmosfera
(banda 6 dos sensores TM e ETM +). Opcionalmente, ele pode ser usado para calcular o
radiância ou refletância na superfície com correção atmosférica (método DOS).

Normalmente, para fazer isso, a data de produção, a data de aquisição e a elevação solar são
precisava. Além disso, para Landsat-7 ETM + também é necessário o ganho (alto ou baixo) dos nove
respectivas bandas.

Opcionalmente (recomendado), os dados podem ser lidos do arquivo de metadados (.met ou MTL.txt) para
todos Landsat MSS, TM, ETM + e OLI / TIRS. No entanto, se a elevação solar for dada, o valor
do arquivo de metadados é sobrescrito. Isso é necessário quando os dados no arquivo .met são
incorreto ou impreciso. Além disso, se as datas de aquisição ou produção não forem encontradas no
arquivo de metadados, então os valores da linha de comando são usados.

Atenção: Qualquer valor nulo ou menor que QCALmin no raster de entrada é definido como nulo em
o raster de saída e não está incluído nas equações.

Não corrigida no sensor valores (método = não corrigido, predefinição)

As correções geométricas e radiométricas padrão resultam em um número digital calibrado
(QCAL = DN) imagens. Para padronizar ainda mais o impacto da geometria de iluminação, o QCAL
as imagens são primeiro convertidas em radiância no sensor e, em seguida, em refletância no sensor.
A banda térmica é primeiro convertida de QCAL para radiância no sensor e, em seguida, para efetiva
temperatura no sensor em graus Kelvin.

A calibração radiométrica converte QCAL em no sensor esplendor, uma quantidade radiométrica
medido em W / (m² * sr * µm) usando as equações:

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

· Polarização = Lmin - ganho * QCALmin

· Radiância = ganho * QCAL + polarização
Onde, Imax e Lmin são as constantes de calibração, e QCALmax e QCALmin são o
os pontos mais alto e mais baixo da faixa de brilho redimensionado em QCAL.

Então, para calcular no sensor refletância as equações são:

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

· Refletância = radiância / radiação solar
Onde, d é a distância terra-sol em unidades astronômicas, e é o ângulo de elevação solar,
e Esun é a irradiância solar exoatmosférica média em W / (m² * µm).

Simplificado na superfície valores (método = dos [1-4])

A correção atmosférica e a calibração da refletância removem a radiância do caminho, ou seja, o
a luz difusa da atmosfera e o efeito espectral da iluminação solar. Para produzir
estes simples na superfície esplendor e na superfície refletância, as equações são (não para
bandas térmicas):

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

· Radiance_path = radiance_dark - percent * sun_radiance

· Radiância = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· Refletância = radiância / radiação solar
Onde, por cento é um valor entre 0.0 e 1.0 (geralmente 0.01), esky é o céu difuso
irradiância, TAUz é a transmitância atmosférica ao longo do caminho do sol para o
superfície do solo, e TAUv é a transmitância atmosférica ao longo do caminho desde o solo
superfície para o sensor. esplendor_escuro é a radiância no sensor calculada a partir do mais escuro
objeto, ou seja, DN com pelo menos 'dark_parameter' (geralmente 1000) pixels para a imagem inteira.
Os valores são,

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

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 e TAUz = sin (e) para todas as bandas com onda máxima
comprimento menor que 1. (ou seja, bandas 4-6 MSS, 1-4 TM e 1-4 ETM +) outras 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 *
esplendor_escuro
Atenção: A radiância de saída permanece inalterada (ou seja, não é definida como 0.0 quando é negativa), então
eles são possíveis valores negativos. No entanto, a refletância de saída é definida como 0.0 quando é
obteve um valor negativo.

NOTAS

Os valores da célula raster de saída podem ser redimensionados com o escada parâmetro (por exemplo, com 100 pol.
caso de usar a saída de refletância em i.gensigset).

On Landsat-8 metadados lima
NASA relata uma estrutura do arquivo de metadados L1G (LDCM-DFCB-004.pdf) para dados Landsat
Missão de continuidade (ou seja, Landsat-8).

A NASA retém no grupo MIN_MAX_RADIANCE as informações necessárias para transformar o Digital
Números (DN) em valores de radiância. Então, i.landsat.toar substitui o padrão possível
valores com os valores de metadados. Os resultados correspondem aos valores reportados pela metada
arquivo no grupo RADIOMETRIC_RESCALING.

Além disso, a NASA relata os mesmos valores de refletância para todas as bandas em valores máximos-mínimos e em
valores de polarização de ganho. É estranho que todas as bandas tenham a mesma faixa de refletância. Também,
eles escreveram na página da web para calcular a refletância diretamente do DN, primeiro com
Valores RADIOMETRIC_RESCALING e o segundo dividido por sin (sun_elevation).

Este é um simples reescalonamento

· Refletância = brilho / radiação solar = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
sol_radiância

· Agora refletância = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· Então REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· E REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

O problema surge quando precisamos de valores ESUN (não fornecidos) para calcular sun_radiance e
DOS. Presumimos que REFLECTANCE_MAXIMUM corresponde a RADIANCE_MAXIMUM, então

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin (e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d ^ 2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
onde d é a distância terra-sol fornecida pelo arquivo de metadados ou calculada dentro do
.

A i.landsat.toar reverte o redimensionamento da NASA para continuar usando Lmax, Lmin e Esun
valores para calcular a constante para converter DN em radiância e radiância em refletância com
as equações "tradicionais" e as correções atmosféricas simples. Atenção: Quando MÁXIMO
valores não são fornecidos, i.landsat.toar tenta calcular Lmax, Lmin e Esun a partir de
RADIOMETRIC_RESCALING (nos testes os resultados foram iguais).

calibragem constante
No modo detalhado (sinalizar --verbose), o programa grava dados básicos de satélite e o
parâmetros usados ​​nas transformações.

A data de produção não é um valor exato, mas é necessário aplicar a calibração correta
constantes, que foram alteradas nas datas:

· Landsat-1 MSS: nunca

· Landsat-2 MSS: 16 de julho de 1975

· Landsat-3 MSS: 1 de junho de 1978

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

· Landsat-4 TM: 1 de agosto de 1983 e 15 de janeiro de 1984

· Landsat-5 MSS: 6 de abril de 1984 e 9 de novembro de 1984

· Landsat-5 TM: 4 de maio de 2003 e 2 de abril de 2007

· Landsat-7 ETM +: 1 ° de julho de 2000

· Landsat-8 OLI / TIRS: lançado em 2013

EXEMPLOS

metadados lima exemplos
Transforme os números digitais do Landsat-7 ETM + em band rasters 203_30.1, 203_30.2 [...] para
refletância no sensor não corrigida nos arquivos de saída 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] e
temperatura no sensor nos arquivos de saída 293_39.61_toar e 293_39.62_toar:
i.landsat.toar input = 203_30. output = _toar \
metfile = p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar input = L5121060_06020060714. \
output = 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 exemplo
DN para refletância usando DOS1:
# renomear canais ou fazer uma cópia para corresponder ao 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 dos valores de refletância de DN usando DOS1 (metadados obtidos de
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input = lsat7_2002. output = lsat7_2002_toar. sensor = tm7 \
method = dos1 date = 2002-05-24 sun_elevation = 64.7730999 \
product_date = 2004-02-12 gain = HHHLHLHHL
Os canais Landsat resultantes são nomes lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

REFERÊNCIAS

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

· Chander GH e B. Markham, 2003 .: IEEE Transactions On Geoscience And Remote
Sensing, vol. 41, no. 11

· Chávez PS, jr. 1996. Correções atmosféricas baseadas em imagens - revisitado e
Melhorou. Engenharia Fotogramétrica e Sensoriamento Remoto 62(9): 1025-1036.

· Huang et al: At-Satellite Reflectance, 2002: Uma Normalização de Primeira Ordem de
Landsat 7 ETM + Imagens.

· R. Irish: Landsat 7. Science Data Users Handbook. 17 de fevereiro de 2007; 15 de maio de 2011.

· Markham BL e JL Barker, 1986: Landsat MSS e TM Post-Calibration Dynamic
Faixas, refletâncias exoatmosféricas e temperaturas do satélite. EOSAT Landsat
Notas técnicas, nº 1.

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

· Song et al, 2001: Classificação e Detecção de Mudança Usando Dados Landsat TM, Quando
e como corrigir os efeitos atmosféricos? Remote Sensing of Environment, vol. 75

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