在 ENVI 中使用 Landsat 地表反射率高阶数据产品
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在 ENVI 中使用 Landsat 地表反射率高阶数据产品
匿名 星期四, 十月 15, 2015
在过去的几个月里，我不断听到 ENVI 用户提及美国地质调查局 (USGS)提供的一套新的临时性 Landsat 产品。这些产品被称为地表反射率高阶数据产品，由最初由 NASA 开发的专用软件生成。该软件对 Landsat 1 级数据产品应用辐射定标和大气校正算法。这对于 Landsat 数据用户来说，意味着您可以访问已预处理为大气层顶(TOA)反射率、地表反射率或（对于热红外波段）亮温的数据。数据产品还包括云、云阴影、邻近云、陆地和水体的掩膜。用户还可以为他们的 Landsat 景订购几种光谱指数产品。这是一个有趣的发展，因为尽管这类预处理和分析是 ENVI 的基本功能，但能够订购使用经过验证的辐射定标和大气校正算法预处理过的产品，确保了分析的准确性，并最终可以为用户节省大量时间。
上周，我终于能够深入研究这些数据产品，看看在 ENVI 中能用它们做什么。好消息是，对于大多数情况，用户在 ENVI 中开始使用这些数据产品几乎不需要做什么。第一步就是简单地订购你需要的产品。要订购产品，您必须有一个 USGS 账户（如果您还没有，很容易注册一个）。您可以通过 USGS 地球资源观测与科学 (EROS) 中心科学处理架构 (ESPA) 按需接口订购产品。这个接口相当不错。唯一的小技巧是，您需要将想要订购的 Landsat 景的 ID 放到一个文本文件中，然后上传到该接口。我通常通过 GloVis 订购 Landsat 景，所以我用 GloVis 搜索了一些我想订购的 Landsat 8 景，找到目标后将景 ID 复制到一个文本文件中（这是一个 Landsat 8 景 ID 的示例：LC80330342013269LGN00）。下面的截图显示了订购界面的一个示例。
将文本文件上传到接口后，出现了很多选项可供选择。由于我想看看所有可能性，我订购了不少产品。首先，我订购了原始的 1 级输入产品和元数据。这很不错，因为我获得了每个波段的原始数据和 ENVI 可以读取的 *MTL.txt 文件，ENVI 可以读取此文件来打开包含所有预期元数据和波段信息的原始 1 级产品。我还订购了 TOA 反射率产品、地表反射率产品、亮温产品以及一些可用的光谱指数。用户还可以选择将订单中的所有图像重投影到同一坐标系、修改图像范围以及重设像素大小。我没有选择这样做，但这确实是一个很好的功能。最后一个选择是您希望接收产品的输出格式。有三种格式可选：GeoTiff、ENVI 和 HDF-EOS2。我还没有测试 HDF-EOS2 数据格式，但我已经确认 ENVI 支持 GeoTiff 和 ENVI 格式。收到订单后，我使用 7-zip 解压并解包了文件。下面的截图显示了我从 GeoTiff 订单中接收到的文件示例。
那么，在 ENVI 中，我们能用这些数据做什么呢？首先，如果您订购了原始输入图像，您可以将 *MTL.txt 文件拖放到 ENVI 显示窗口中（或者通过文件 > 打开并选择 *MTL.txt 文件）。这将把所有与原始 1 级产品相关联的 GeoTiff 文件在 ENVI 中打开，附带所有预期的元数据和波段组合，允许您自己进行 ENVI 能够完成的所有预处理和分析。
但是，说实话，如果我们想自己处理这些，一开始就不会订购这些高阶数据产品了！虽然我不能涵盖我们可以用这些产品做的所有事情，但我想谈谈我认为最重要、必须支持的事情，那就是处理多光谱波段的地表反射率图像。我认为这对我们的用户来说价值最大，因为它们是经过辐射定标和大气校正的产品，对于计算光谱指数、进行土地利用分类以及从多时相数据集中确定土地变化非常有用。我遇到的问题是，这些波段的元数据似乎包含在一个 .xml 文件中，该文件包含了该景所有文件的信息。ENVI 本身不读取此文件（不过如果客户表现出足够的兴趣，我们将来可能会支持）。目前，用户可以手动将每个波段的单独地表反射率图像加载到 ENVI 中，然后使用图层叠加工具将这些单独的文件合并成一个包含所有波段的多光谱图像，如下所示。
一旦波段被叠加到一个文件中，就可以使用编辑 ENVI 头文件工具来添加适当的元数据，例如正确的波段名称、波段波长、采集时间、传感器信息等。这些信息可以在 *MTL.txt 文件、*.xml 文件中找到，或者可以从各个文件名称中推断出来。虽然这种方法可行，但它非常手动，手动操作需要时间。因此，我这周提出了一套新的扩展工具，可以自动叠加多光谱地表反射率波段并添加适当的元数据。到目前为止，我已经开发了适用于 ENVI 格式和 GeoTiff 格式的 Landsat 8 的扩展工具，但很快我计划开发适用于所有 Landsat 传感器的扩展工具。完成后，我将把这些工具放在 ENVI 扩展库中供大家使用。
如果人们表现出足够的兴趣，我可以开发类似的工具，自动叠加 TOA 反射率波段并添加适当的元数据。一旦多光谱地表反射率图像被叠加到单个文件中，用户就可以继续进行他们选择的分析，例如执行缨帽变换、主成分分析、从 ENVI 的 65 个内置光谱指数中选择一个、分析多时相变化或创建分类图像。我欢迎大家提供反馈，因为我想知道人们对这些数据集可能还有哪些其他用途，以及我们如何在 ENVI 中最好地支持它们。