جزوات

تصحیحات رادیومتریکی نرم افزار ENVI

نوشته شده توسط Amirhossein.Ahrari@Gmail.com
در نرم‌افزار ENVI دستوری به نام Radiometric Calibration وجود دارد که در این مقاله قصد داریم تا شمارا با قابلیت‌ها و ویژگی‌های آن آشناسازیم.

دستور Radiometric Calibration در نرم‌افزار ENVI برای محاسبه مؤلفه های رادیومتریکی بسیاری از تصاویر ماهواره‌ای مانند Radiance، Reflectance و Brightness Temperature استفاده می‌شود. شاید اولین سؤالی که در ذهن شما و بسیاری از مخاطبان سنجش از دور ایجاد شود معنا و مفهوم هریک از مؤلفه های رادیومتریکی است که به آن اشاره شد. در همین راستا به‌صورت خلاصه به بررسی مفهوم هریک از این مؤلفه ها خواهیم پرداخت:

Radiance : عبارت است از میزان انرژی الکترومغناطیسی رسیده به سنجنده بر حسب وات در هر پیکسل. لازم به ذکر است که این میزان انرژی رسیده به سنجنده حاوی بازتاب، گسیل، پخش و هم‌چنین نویزهای تولیدشده توسط سنجنده است.

Reflectance : عبارت است از میزان انرژی الکترومغناطیسی که بر حسب بازتاب امواج به سنجنده رسیده است. در ارتباط با مؤلفه بازتاب واژه دیگر نیز در فرایند تصحیحات استفاده می‌شود. بازتاب سطحی (Surface Reflectance) و بازتاب متأثر از لایه‌های بالایی اتمسفر (Top-of-Atmosphere Reflectance).

Top-of-Atmosphere Reflectnace : عبارت است از میزان بازتاب رسیده به سنجنده که تحت تأثیر فرایندهای جذب و پخش اتمسفر قرار گرفته است. معمولاً بازتابی که در بخش تصحیحات رادیومتریکی محاسبه می‌شود همین پارامتر است.

Surface Reflectance : عبارت است از میزان بازتاب رسیده به سنجنده که مستقیماً از سطح زمین منتشر شده و اتمسفر اثری بر آن نداشته است. بازتاب سطحی پس از انجام تصحیح اتمسفری به‌دست می‌آید. 

نکته: معمولاً بازتاب بدون واحد است و مقادیر آن بین ۰ تا ۱ یا بین ۰ تا ۱۰۰ درصد تغییر می‌کند.

Brightness Temperature : عبارت است از دمای درخشندگی یا دمای ثبت شده توسط سنجنده. دمای درخشندگی با دمای سطح زمین که از آن با عنوان LST یاد می‌شود متفاوت است. دمای سطح زمین اشاره به دمای پدیده‌ها در سطح زمین دارد که اتمسفر و سنجنده بر روی آن اثرگذار نیست اما این در حالی است که دمای درخشندگی اشاره به دمای پدیده‌های سطح زمین در حالی دارد که اتمسفر و سنجنده بر روی آن پیش‌تر اثر گذاشته‌اند. 

نکته: در نرم‌افزار ENVI پارامتر Reflectance تنها برای باندهای بازتابی قابل‌محاسبه است.

نکته: در نرم‌افزار ENVI پارامتر Radiance برای باندهای بازتابی و حرارتی قابل‌محاسبه است.

نکته: در نرم‌افزار ENVI پارامتر Brightness Temperature تنها برای باندهای حرارتی قابل‌محاسبه است.

دستور Radiometric Calibration امکانی را فراهم آورده است که تمامی پارامترهای رادیومتریکی لازم که در بخش بالا به آنها اشاره شد به‌صورت اتوماتیک محاسبه شود. حال این سؤال پیش می‌آید که این دستور برای کدام ماهواره‌ها و سنجنده های کاربردی در سنجش از دور قابل‌استفاده است؟

  • ماهواره های سری لندست
  • ماهواره سنتینل ۲ (داده های فرمت OPER)
  • سنجنده هایپریون
  • سنجنده استر
  • سنجنده آیکونوس
  • ماهواره ژئوآی
  • ماهواره اسپات
  • سنجنده پلیدس
  • ماهواره کوییک برد
  • و غیره

مطلب مهم : آموزش تصحیح رادیومتریکی و اتمسفری تصاویر ماهواره ای لندست در ENVI

برای محاسبه رادیانس در نرم‌افزار ENVI از چه فرمولی استفاده می‌شود؟ برای محاسبه رادیانس نرم‌افزار ENVI از یک معادله خطی استفاده می‌کند. 

Radinace = Gain * DN + Offset

در معادله بالا پارامتر Gain اشاره به میزان شیب خط رابطه بین درجه روشنایی و انرژی رسیده به سنجنده دارد. پارامتر Offset نیز اشاره به عرض از مبدأ رابطه بین درجه روشنایی و انرژی رسیده به سنجنده دارد. 

برای محاسبه Refletcance-TOA در نرم‌افزار ENVI از چه فرمولی استفاده می‌شود؟

((Reflectance = ( p * L * d )  / ( ESUN * sin(teta

در معاله مذکور :

P : عدد پی

L : رادیانس تصویر ماهواره ای

d : فاصله زمین تا خورشید در زمان تصویر برداری ماهواره

ESUN : تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین در طول موج های باندهای سنجنده مورد نظر

teta : زاویه ارتفاعی خورشید برحسب درجه

برای محاسبه دمای درخشندگی در نرم‌افزار ENVI از چه فرمولی استفاده می‌شود؟

نکته: دمای درخشندگی در نرم‌افزار ENVI تنها برای تصاویر ماهواره‌های سری لندست قابل‌محاسبه است. 

((T = ( K2 ) / ( Ln( K1/L + 1 

در معادله مذکور :

K1 : ضریب ثابت باند حرارتی

K2 : ضریب ثابت باند حرارتی

L : رادیانس

مطلب مهم : آموزش تصحیح اتمسفری تخصصی ماهواره سنتینل ۲

۱۰ دیدگاه

  • سلام
    ببخشید یه سوال داشتم
    با توجه به اینکه مقادیر رادیانس ثبت شده در متادیتا به خاطر حاشیه تیره تصویر است
    چنانچه بخشی از تصویر را برش زده و تصحیحات رادیومتریکی را محاسبه کنیم
    باز هم در quick stats مقادیر منفی برای رادیانس ثبت می شود. در حالیکه دیگر حاشیه تیره را نداریم!!!
    دلیل منفی شدن رادیانس چیست؟ البته قبل از اینکه تصحیح اتمسفری انجام بدیم و Rescale کنیم.

    • با سلام و احترام

      مقادیر رادیانس منفی برای حاشیه سیاه تصاویر است. در دستور radiometric calibration شما پس از انتخاب داده های مورد نظرتان میتوانید تصویر را نیز در جریان تصحیحات برش بزنید. در صورتی که با دستور radiometric calibration مقدار رادیانس را محاسبه کرده باشید نباید این مشکل ایجاد شود مگر آنکه تعدادی bad pixel در تصویر شما وجود داشته باشد. چه تعداد پیکسل هستند که مقدار منفی به خود گرفته اند؟

  • فایل متادیتای لندست ۸ را باز کردم. از طریق radiometric calibration و انتخاب apply flash setting رادیانس را حساب کردم.
    بعد وارد الگوریتم flaash شدم و تصویر رادیانس را معرفی کردم. تمامی پارامترهای این الگوریتم را تنظیم کردم و تصویر رفلکتنس حاصل شد.
    حالا قبل از اینکه از rescaling استفاده کنم می خوام بدونم که چرا تعداد زیادی از پیکسل ها مقدار منفی دارن؟!!

    • البته طبیعی هست که برخی از پیکسل های حاصل از دستور FLAASH مقدار منفی داشته باشند. به نظرم مشکلی ایجاد نمیکند. چون بنده فکر کردم نتیجه رادیانس منفی شده. در نتیجه حاصل از FLAASH خیلی از مواقع این مورد اتفاق می افتد اما در مرحله rescaling میتوانید همه آن ها را صفر کنید.

      موفق باشید

      • باشه پس
        ممنون که جواب دادین
        آخه حدود۱۰۴۰۰۰ پیمسل از ۱۵۹۰۳۲۰ تا پیکسل مقدار منفی داشتند
        گفتم شاید اشتباه انجام دادم

        • برای رادیانس اگر بود بله اشتباه میشد اما برای تصحیح اتمسفری FLAASH برای خود بنده هم بارها این موضوع پیش اومده فقط رفتارهای طیفی را چک کنید باید رفتارهای طیفی حتما درست باشد.

          موفق باشید

دیدگاهتان را بنویسید