i.landsat.toargrass - Trực tuyến trên đám mây

CHƯƠNG TRÌNH:

TÊN

i.landsat.toar - Tính toán độ phản xạ hoặc bức xạ của bầu khí quyển và nhiệt độ cho
Landsat MSS / TM / ETM + / OLI

TỪ KHÓA

hình ảnh, chuyển đổi đo bức xạ, bức xạ, độ phản xạ, nhiệt độ độ sáng, Landsat,
hiệu chỉnh khí quyển

SYNOPSIS

i.landsat.toar
i.landsat.toar --Cứu giúp
i.landsat.toar [-rnp] đầu vào=tên cơ sở đầu ra=tên cơ sở [tập tin dữ liệu=tên] [cảm biến=chuỗi]
[phương pháp=chuỗi] [ngày=yyyy-mm-dd] [độ cao của mặt trời=phao] [ngày sản xuất=yyyy-mm-dd]
[thu được=chuỗi] [phần trăm=phao] [điểm ảnh=số nguyên] [ray ray=phao]
[lsatmet=chuỗi[,chuỗi, ...]] [tỉ lệ=phao] [-ghi đè] [-giúp đỡ] [-dài dòng]
[-yên tĩnh] [-ui]

Cờ:
-r
Phát ra bức xạ tại cảm biến thay vì phản xạ cho tất cả các dải

-n
Bản đồ raster đầu vào sử dụng làm phần mở rộng số của dải thay vì mã

-p
In thông tin siêu dữ liệu đầu ra

- ghi đè
Cho phép các tệp đầu ra ghi đè lên các tệp hiện có

--Cứu giúp
In tóm tắt sử dụng

--dài dòng
Đầu ra mô-đun dài dòng

--Yên lặng
Đầu ra mô-đun yên tĩnh

--ui
Buộc khởi chạy hộp thoại GUI

Tham số:
đầu vào=tên cơ sở [yêu cầu]
Tên cơ sở của các dải raster đầu vào
Ví dụ: 'B.' cho B.1, B.2, ...

đầu ra=tên cơ sở [yêu cầu]
Tiền tố cho bản đồ raster đầu ra
Ví dụ: 'B.toar.' tạo B.toar.1, B.toar.2, ...

tập tin dữ liệu=tên
Tên của tệp siêu dữ liệu Landsat (.met hoặc MTL.txt)

cảm biến=chuỗi
Cảm biến tàu vũ trụ
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' không được cung cấp (được khuyến nghị để tỉnh táo)
Tùy chọn: ms1, ms2, ms3, ms4, ms5, tm4, tm5, tm7, ôli8
ms1: Landsat-1 MSS
ms2: Landsat-2 MSS
ms3: Landsat-3 MSS
ms4: Landsat-4 MSS
ms5: Landsat-5 MSS
tm4: Vệ tinh Landsat-4 TM
tm5: Vệ tinh Landsat-5 TM
tm7: Landsat-7 ETM +
ôli8: Landsat_8 OLI / TIRS

phương pháp=chuỗi
Phương pháp hiệu chỉnh khí quyển
Phương pháp hiệu chỉnh khí quyển
Tùy chọn: không được điều chỉnh, dos1, dos2, dos2b, dos3, dos4
Mặc định: không quan tâm

ngày=yyyy-mm-dd
Ngày thu nhận hình ảnh (yyyy-mm-dd)
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' không được cung cấp

độ cao của mặt trời=phao
Độ cao của mặt trời theo độ
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' không được cung cấp

ngày sản xuất=yyyy-mm-dd
Ngày tạo hình ảnh (yyyy-mm-dd)
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' không được cung cấp

thu được=chuỗi
Tăng (H / L) của tất cả các dải Landsat ETM + (1-5,61,62,7,8)
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' không được cung cấp

phần trăm=phao
Phần trăm bức xạ mặt trời trong bức xạ đường đi
Chỉ bắt buộc nếu 'method' là bất kỳ DOS nào
Mặc định: 0.01

điểm ảnh=số nguyên
Pixel tối thiểu để coi số kỹ thuật số là vật thể tối
Chỉ bắt buộc nếu 'method' là bất kỳ DOS nào
Mặc định: 1000

ray ray=phao
Bầu khí quyển Rayleigh (bức xạ bầu trời khuếch tán)
Chỉ bắt buộc nếu 'phương thức' là DOS3
Mặc định: 0.0

lsatmet=string [, string, ...]
trả về giá trị được lưu trữ cho một siêu dữ liệu nhất định
Chỉ bắt buộc nếu 'metfile' và -p đã cho
Tùy chọn: con số, sự sáng tạo, ngày, mặt trời_elev, cảm biến, ban nhạc, mặt trời, thời gian
con số: Số Landsat
tạo: Dấu thời gian tạo
ngày: Ngày
sun_elev: Độ cao Mặt trời
cảm biến: Cảm biến
ban nhạc: Số lượng băng tần
mặt trời: Góc phương vị Mặt trời
thời gian: Thời gian

tỉ lệ=phao
Hệ số quy mô cho đầu ra
Mặc định: 1.0

MÔ TẢ

i.landsat.toar được sử dụng để chuyển đổi số hiệu chỉnh kỹ thuật số của hình ảnh Landsat
sản phẩm đối với bức xạ nhiệt độ cao nhất hoặc phản xạ nhiệt độ và nhiệt độ cao nhất của bầu khí quyển
(dải 6 của cảm biến TM và ETM +). Theo tùy chọn, nó có thể được sử dụng để tính toán
bức xạ hoặc phản xạ tại bề mặt với hiệu chỉnh khí quyển (phương pháp DOS).

Thông thường, để làm như vậy, ngày sản xuất, ngày mua lại và độ cao mặt trời là
cần thiết. Hơn nữa, đối với Landsat-7 ETM +, nó cũng cần độ lợi (cao hoặc thấp) của chín
các dải tần tương ứng.

Theo tùy chọn (được khuyến nghị), dữ liệu có thể được đọc từ tệp siêu dữ liệu (.met hoặc MTL.txt) cho
tất cả Landsat MSS, TM, ETM + và OLI / TIRS. Tuy nhiên, nếu độ cao mặt trời được cho giá trị
của tệp siêu dữ liệu bị ghi đè. Điều này là cần thiết khi dữ liệu trong tệp .met
không chính xác hoặc không chính xác. Ngoài ra, nếu ngày mua hoặc ngày sản xuất không được tìm thấy trong
tệp siêu dữ liệu thì các giá trị dòng lệnh được sử dụng.

Chú ý: Mọi giá trị null hoặc nhỏ hơn QCALmin trong đầu vào raster được đặt thành null trong
raster đầu ra và nó không được bao gồm trong các phương trình.

Không quan tâm cảm biến tại giá trị (method = chưa sửa chữa, mặc định)

Các hiệu chỉnh hình học và đo phóng xạ tiêu chuẩn dẫn đến một số kỹ thuật số đã hiệu chỉnh
(QCAL = DN) hình ảnh. Để chuẩn hóa hơn nữa tác động của hình học chiếu sáng, QCAL
hình ảnh đầu tiên được chuyển đổi đầu tiên thành bức xạ tại cảm biến và sau đó thành phản xạ tại cảm biến.
Đầu tiên, dải nhiệt được chuyển đổi từ QCAL sang bức xạ tại cảm biến, sau đó là hiệu quả
nhiệt độ tại cảm biến tính bằng Kelvin độ.

Hiệu chuẩn đo bức xạ chuyển đổi QCAL thành cảm biến tại sự bức xạ, một đại lượng đo bức xạ
được đo bằng W / (m² * sr * µm) bằng các công thức:

· Đạt được = (Lmax - Lmin) / (QCALmax - QCALmin)

· Thiên vị = Lmin - gain * QCALmin

· Radiance = gain * QCAL + thiên vị
Ở đâu, L tối đa và Lmin là các hằng số hiệu chuẩn, và QCAL tối đa và QCAL phút là
điểm cao nhất và điểm thấp nhất của phạm vi ánh sáng được thay đổi tỷ lệ trong QCAL.

Sau đó, để tính toán cảm biến tại sự phản chiếu các phương trình là:

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

· Phản xạ = radiance / sun_radiance
Ở đâu, d là khoảng cách trái đất-mặt trời tính bằng đơn vị thiên văn, e là góc nâng mặt trời,
và ES un là bức xạ mặt trời trung bình ngoài khí quyển tính bằng W / (m² * µm).

Giản bề mặt giá trị (method = dos [1-4])

Hiệu chỉnh khí quyển và hiệu chỉnh độ phản xạ loại bỏ bức xạ đường dẫn, tức là
ánh sáng đi lạc từ khí quyển và hiệu ứng quang phổ của sự chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời. Đến đầu ra
những điều này đơn giản bề mặt sự bức xạ và bề mặt sự phản chiếu, các phương trình là (không dành cho
dải nhiệt):

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

· Radiance_path = radiance_dark - phần trăm * sun_radiance

· Radiance = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· Phản xạ = radiance / sun_radiance
Ở đâu, phần trăm là giá trị từ 0.0 đến 1.0 (thường là 0.01), bầu trời là bầu trời khuếch tán
sự chiếu xạ, TAUz là sự truyền qua khí quyển dọc theo con đường từ mặt trời đến
bề mặt đất, và TAUv là độ truyền trong khí quyển dọc theo đường đi từ mặt đất
bề mặt của cảm biến. rạng rỡ_tối là bức xạ tại cảm biến được tính từ bóng tối nhất
đối tượng, tức là DN với 'dark_parameter' (thường là 1000) pixel ít nhất cho toàn bộ hình ảnh.
Các giá trị là,

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

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 và TAUz = sin (e) cho tất cả các băng tần có sóng cực đại
độ dài nhỏ hơn 1. (tức là dải 4-6 MSS, 1-4 TM và 1-4 ETM +) các dải khác 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 *
rạng rỡ_tối
Chú ý: Bức xạ đầu ra vẫn không bị ảnh hưởng (tức là không được đặt thành 0.0 khi nó là âm) sau đó
chúng là các giá trị âm có thể có. Tuy nhiên, độ phản xạ đầu ra được đặt thành 0.0 khi là
thu được một giá trị âm.

GHI CHÚ

Các giá trị ô raster đầu ra có thể được thay đổi tỷ lệ với tỉ lệ tham số (ví dụ: với 100 in
trường hợp sử dụng đầu ra phản xạ trong i.gensigset).

On Landsat-8 siêu dữ liệu hồ sơ
NASA báo cáo cấu trúc của tệp Siêu dữ liệu L1G (LDCM-DFCB-004.pdf) cho Dữ liệu Landsat
Nhiệm vụ liên tục (tức là Landsat-8).

NASA giữ lại trong nhóm MIN_MAX_RADIANCE thông tin cần thiết để chuyển đổi Kỹ thuật số
Các số (DN) trong các giá trị bức xạ. Sau đó, i.landsat.toar thay thế tiêu chuẩn có thể
với các giá trị siêu dữ liệu. Kết quả khớp với các giá trị được báo cáo bởi metada
tệp trong nhóm RADIOMETRIC_RESCALING.

Ngoài ra, NASA báo cáo các giá trị phản xạ giống nhau cho tất cả các dải ở giá trị tối thiểu và trong
giá trị tăng-thiên vị. Điều kỳ lạ là tất cả các dải đều có cùng dải phản xạ. Cũng,
họ đã viết trên trang web như để tính toán độ phản xạ trực tiếp từ DN, trước tiên với
Giá trị RADIOMETRIC_RESCALING và chia thứ hai cho sin (sun_elevation).

Đây là một thay đổi tỷ lệ đơn giản

· Phản xạ = radiance / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
ánh nắng_rạng rỡ

· Hiện tại phản xạ = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· Sau đó REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· Và REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / sun_radiance

Vấn đề nảy sinh khi chúng ta cần các giá trị ESUN (không được cung cấp) để tính sun_radiance và
DOS. Chúng tôi giả định rằng REFLECTANCE_MAXIMUM tương ứng với RADIANCE_MAXIMUM, sau đó

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin (e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d ^ 2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
Ở đâu d là khoảng cách trái đất-mặt trời được cung cấp bởi tệp siêu dữ liệu hoặc được tính bên trong
chương trình.

Sản phẩm i.landsat.toar hoàn nguyên việc thay đổi quy mô của NASA để tiếp tục sử dụng Lmax, Lmin và Esun
các giá trị tính toán hằng số để chuyển đổi DN thành bức xạ và bức xạ thành phản xạ với
các phương trình "truyền thống" và các hiệu chỉnh khí quyển đơn giản. Chú ý: Khi TỐI ĐA
các giá trị không được cung cấp, i.landsat.toar cố gắng tính toán Lmax, Lmin và Esun từ
RADIOMETRIC_RESCALING (trong các thử nghiệm, kết quả giống nhau).

Hiệu chuẩn không thay đổi
Ở chế độ tiết (cờ --dài dòng), chương trình ghi dữ liệu vệ tinh cơ bản và
các tham số được sử dụng trong các phép biến đổi.

Ngày sản xuất không phải là giá trị chính xác nhưng cần phải áp dụng hiệu chuẩn chính xác
hằng số, đã được thay đổi trong ngày:

· Landsat-1 MSS: không bao giờ

· Landsat-2 MSS: ngày 16 tháng 1975 năm XNUMX

· Landsat-3 MSS: ngày 1 tháng 1978 năm XNUMX

· Landsat-4 MSS: ngày 26 tháng 1982 năm 1 và ngày 1983 tháng XNUMX năm XNUMX

· Landsat-4 TM: ngày 1 tháng 1983 năm 15 và ngày 1984 tháng XNUMX năm XNUMX

· Landsat-5 MSS: ngày 6 tháng 1984 năm 9 và ngày 1984 tháng XNUMX năm XNUMX

· Landsat-5 TM: 4 tháng 2003 năm 2 và tháng 2007, XNUMX năm XNUMX

· Landsat-7 ETM +: ngày 1 tháng 2000 năm XNUMX

· Landsat-8 OLI / TIRS: ra mắt vào năm 2013

VÍ DỤ

Siêu dữ liệu hồ sơ ví dụ
Chuyển đổi các số hiệu kỹ thuật số của Landsat-7 ETM + trong băng tần 203_30.1, 203_30.2 [...] thành
độ phản xạ tại cảm biến chưa được hiệu chỉnh trong các tệp đầu ra 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] và
nhiệt độ tại cảm biến trong các tệp đầu ra 293_39.61_toar và 293_39.62_toar:
i.landsat.toar đầu vào = 203_30. đầu ra = _toar \
metfile = p203r030_7x20010620.met
or
đầu vào i.landsat.toar = L5121060_06020060714. \
đầu ra = 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 ví dụ
DN để phản xạ bằng DOS1:
# đổi tên kênh hoặc tạo một bản sao để phù hợp với sơ đồ đầu vào của 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
Tính toán các giá trị phản xạ từ DN bằng DOS1 (siêu dữ liệu thu được từ
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input = lsat7_2002. đầu ra = lsat7_2002_toar. cảm biến = tm7 \
method = dos1 date = 2002-05-24 sun_elevation = 64.7730999 \
product_date = 2004-02-12 gain = HHHLHLHHL
Các kênh Landsat kết quả là các tên lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

THAM KHẢO

· Chander G., BL Markham và DL Helder, 2009: Viễn thám Môi trường,
vol. 113

· Chander GH và B. Markham, 2003: Giao dịch IEEE về khoa học địa lý và điều khiển từ xa
Cảm biến, vol. 41, không. 11.

· Chavez PS, jr. 1996. Hiệu chỉnh khí quyển dựa trên hình ảnh - Đã xem lại và
Cải tiến. Kỹ thuật đo quang và viễn thám 62(9): 1025-1036.

· Huang và cộng sự: Phản xạ trên vệ tinh, 2002: Bình thường hóa bậc một của
Hình ảnh Landsat 7 ETM +.

· R. Ailen: Landsat 7. Sổ tay Người dùng Dữ liệu Khoa học. Ngày 17 tháng 2007 năm 15; Ngày 2011 tháng XNUMX năm XNUMX.

· Markham BL và JL Barker, 1986: Landsat MSS và TM Post-Calibration Dynamic
Phạm vi, Độ phản xạ khí quyển và Nhiệt độ vệ tinh. EOSAT Landsat
Ghi chú kỹ thuật, số 1.

· Moran MS, RD Jackson, PN Slater và PM Teillet, 1992: Viễn thám của
Môi trường, tập. 41.

· Song và cộng sự, 2001: Phân loại và phát hiện thay đổi bằng cách sử dụng dữ liệu Landsat TM, khi
và Làm thế nào để Hiệu chỉnh Hiệu ứng Khí quyển? Viễn thám Môi trường, tập. 75.

Sử dụng i.landsat.toargrass trực tuyến bằng các dịch vụ onworks.net