i.landsat.toargrass – онлайн у хмарі

ПРОГРАМА:

ІМ'Я

i.landsat.toar - Обчислює освітленість верхньої частини атмосфери або коефіцієнт відбиття та температуру для
Landsat MSS/TM/ETM+/OLI

КЛЮЧОВІ СЛОВА

зображення, радіометричне перетворення, сяйво, відбивна здатність, температура яскравості, Landsat,
атмосферна корекція

СИНТАКСИС

i.landsat.toar
i.landsat.toar --допомога
i.landsat.toar [-rnp] вхід=базове ім'я вихід=базове ім'я [metfile=ім'я] [датчик=рядок]
[метод=рядок] [дата=гггг-мм-дд] [сонце_висота=плавати] [продукт_дата=гггг-мм-дд]
[коефіцієнт посилення=рядок] [відсотків=плавати] [піксель=ціле] [Релея=плавати]
[lsatmet=рядок[,рядок,...]] [масштаб=плавати] [--перезаписати] [--допомога] [--докладний]
[--тихий] [--ui]

Прапори:
-r
Вихідна освітленість датчика замість коефіцієнта відбиття для всіх діапазонів

-n
Вхідні растрові карти використовують як розширення номер смуги замість коду

-p
Роздрукувати інформацію про вихідні метадані

--перезаписати
Дозволити вихідним файлам замінювати наявні файли

--допомога
Роздрукувати підсумок використання

-багатослівний
Детальний вихід модуля

--спокійно
Тихий вихід модуля

--ui
Примусово запустити діалогове вікно графічного інтерфейсу

Параметри:
вхід=базове ім'я [вимагається]
Основна назва вхідних растрових смуг
Приклад: 'B.' для B.1, B.2, ...

вихід=базове ім'я [вимагається]
Префікс для вихідних растрових карт
Приклад: 'B.toar.' генерує B.toar.1, B.toar.2, ...

metfile=ім'я
Назва файлу метаданих Landsat (.met або MTL.txt)

датчик=рядок
Датчик космічного корабля
Обов'язковий, лише якщо "metfile" не вказано (рекомендується для розумності)
варіанти: mss1, mss2, mss3, mss4, mss5, tm4, tm5, tm7, oli8
mss1: Landsat-1 MSS
mss2: Landsat-2 MSS
mss3: Landsat-3 MSS
mss4: Landsat-4 MSS
mss5: Landsat-5 MSS
tm4: ТМ Landsat-4
tm5: ТМ Landsat-5
tm7: Landsat-7 ETM+
oli8: Landsat_8 OLI/TIRS

метод=рядок
Метод атмосферної корекції
Метод атмосферної корекції
варіанти: невиправлений, dos1, dos2, dos2b, dos3, два4
За умовчанням: невиправлені

дата=гггг-мм-дд
Дата отримання зображення (рррр-мм-дд)
Обов'язковий, лише якщо "metfile" не вказано

сонце_висота=плавати
Висота Сонця в градусах
Обов'язковий, лише якщо "metfile" не вказано

продукт_дата=гггг-мм-дд
Дата створення зображення (рррр-мм-дд)
Обов'язковий, лише якщо "metfile" не вказано

коефіцієнт посилення=рядок
Підсилення (H/L) всіх діапазонів Landsat ETM+ (1-5,61,62,7,8)
Обов'язковий, лише якщо "metfile" не вказано

відсотків=плавати
Відсоток сонячного випромінювання в освітленні шляху
Обов’язковий, лише якщо «метод» є будь-яким DOS
За умовчанням: 0.01

піксель=ціле
Мінімальна кількість пікселів, щоб вважати цифрове число темним об’єктом
Обов’язковий, лише якщо «метод» є будь-яким DOS
За умовчанням: 1000

Релея=плавати
Атмосфера Релея (дифузне випромінювання неба)
Обов’язковий, лише якщо «метод» — DOS3
За умовчанням: 0.0

lsatmet=рядок [, рядок,...]
повертає значення, збережене для заданих метаданих
Обов'язковий, лише якщо вказано "metfile" і -p
варіанти: номер створення, дата, sun_elev, датчик, групи, суназ, час
номер: номер Landsat
створення: Час створення
дата: Дата
sun_elev: Висота сонця
датчик: Датчик
смуги: смуги рахуються
суназ: кут по азимуту сонця
час: Час

масштаб=плавати
Масштабний коефіцієнт для випуску
За умовчанням: 1.0

ОПИС

i.landsat.toar використовується для перетворення каліброваного цифрового числа зображень Landsat
продукти до верхньої атмосфери сяйва або верхньої межі атмосфери відбиття та температури
(діапазон 6 датчиків TM і ETM+). За бажанням, його можна використовувати для обчислення
приземне випромінювання або коефіцієнт відбиття з атмосферною корекцією (метод DOS).

Зазвичай для цього вказуються дата виробництва, дата придбання та висота над рівнем моря.
необхідний. Більше того, для Landsat-7 ETM+ також необхідне посилення (високе чи низьке) дев’ятки
відповідні смуги.

За бажанням (рекомендовано), дані можна прочитати з файлу метаданих (.met або MTL.txt) для
всі Landsat MSS, TM, ETM+ та OLI/TIRS. Однак, якщо сонячна висота дана значення
файлу метаданих перезаписано. Це необхідно, коли дані у файлі .met є
невірно чи неточно. Крім того, якщо дати придбання або виробництва не знайдено в
файл метаданих, то використовуються значення командного рядка.

Увага: будь-яке значення null або менше ніж QCALmin у вхідному растрі встановлюється на нуль у
вихідний растр і він не входить до рівнянь.

Невиправлена at-сенсор величини (метод = невиправлений, за замовчуванням)

Стандартні геометричні та радіометричні поправки призводять до каліброваного цифрового числа
(QCAL = DN) зображення. Для подальшої стандартизації впливу геометрії освітлення, QCAL
зображення спочатку перетворюються в освітленість датчика, а потім у відбиття на датчику.
Теплова смуга спочатку перетворюється з QCAL на випромінювання датчика, а потім на ефективну
температура датчика в градусах Кельвіна.

Радіометричне калібрування перетворює QCAL в at-сенсор світність, радіометрична величина
вимірюється у Вт/(м² * ср * мкм) за допомогою рівнянь:

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

· зміщення = Lmin - посилення * QCALmin

· сяйво = посилення * QCAL + зміщення
де, Lмакс та Lmin – калібрувальні константи, і QCALмакс та QCAL хв є
найвища і найнижча точки діапазону зміненого масштабу сяйва в QCAL.

Потім для розрахунку at-сенсор відбивна здатність рівняння такі:

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

· коефіцієнт відбиття = сяйво / сонячне_сяйво
де, d - відстань Земля-Сонце в астрономічних одиницях, e - кут піднесення Сонця,
та Есун – середня сонячна екзоатмосферна опромінення у Вт/(м² * мкм).

Спрощений на поверхні величини (method=dos[1-4])

Атмосферна корекція та калібрування коефіцієнта відбиття усувають випромінювання шляху, тобто
розсіяне світло з атмосфери та спектральний ефект сонячного освітлення. Для виведення
ці прості на поверхні світність та на поверхні відбивна здатність, рівняння (не для
термічні смуги):

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

· шлях_сяйва = сяйво_темний - відсоток * сонячне_сяйво

· сяйво = (at-sensor_radiance - radiance_path)

· коефіцієнт відбиття = сяйво / сонячне_сяйво
де, відсотків це значення від 0.0 до 1.0 (зазвичай 0.01), Ескізний це розсіяне небо
освітленість, ТАУЗ – коефіцієнт пропускання атмосфери на шляху від Сонця до Сонця
поверхні землі, і ТАУв – коефіцієнт пропускання атмосфери вздовж шляху від землі
поверхні до датчика. сяйво_темний – яскравість датчика, розрахована від найтемнішого
об'єкт, тобто DN з мінімумом 'dark_parameter' (зазвичай 1000) пікселів для всього зображення.
Цінності такі,

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

· DOS2: TAUv = 1.0, Esky = 0.0 і TAUz = sin(e) для всіх діапазонів з максимальною хвилею
довжина менше 1. (тобто смуги 4-6 MSS, 1-4 TM і 1-4 ETM+) інші смуги 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 *
сяйво_темний
Увага: Вихідне сяйво залишається незмінним (тобто не встановлюється на 0.0, коли воно негативне).
вони можливі негативні значення. Однак вихідний коефіцієнт відбиття встановлюється на 0.0, коли є
отримав від’ємне значення.

ПРИМІТКИ

Вихідні значення комірки растру можна змінити за допомогою масштаб параметр (наприклад, з 100 дюймів
випадок використання виходу відбиття в i.gensigset).

On Ландсат-8 метадані файл
NASA повідомляє про структуру файлу метаданих L1G (LDCM-DFCB-004.pdf) для даних Landsat
Місія Continuity Mission (тобто Landsat-8).

NASA зберігає в групі MIN_MAX_RADIANCE необхідну інформацію для перетворення Digital
Числа (DN) у значеннях яскравості. Тоді, i.landsat.toar замінює можливий стандарт
значення зі значеннями метаданих. Результати збігаються зі значеннями, які повідомляє метада
файл у групі RADIOMETRIC_RESCALING.

Крім того, NASA повідомляє однакові значення коефіцієнта відбиття для всіх діапазонів у максимальних-мінальних значеннях і в
значення зміщення посилення. Дивно, що всі смуги мають однаковий діапазон відбиття. також,
вони написали на веб-сторінці як обчислити коефіцієнт відбиття безпосередньо від DN, спочатку с
RADIOMETRIC_RESCALING значення і секунда, поділена на sin(sun_elevation).

Це просте масштабування

· коефіцієнт відбиття = сяйво / sun_radiance = (DN * RADIANCE_MULT + RADIANCE_ADD) /
сонячне_сяйво

· тепер коефіцієнт відбиття = DN * REFLECTANCE_MULT + REFLECTANCE_ADD

· потім REFLECTANCE_MULT = RADIANCE_MULT / sun_radiance

· і REFLECTANCE_ADD = RADIANCE_ADD / сонячне сяйво

Проблема виникає, коли нам потрібні значення ESUN (не надано) для обчислення sun_radiance і
DOS. Тоді ми припускаємо, що REFLECTANCE_MAXIMUM відповідає RADIANCE_MAXIMUM

· REFLECTANCE_MAXIMUM / sin(e) = RADIANCE_MAXIMUM / sun_radiance

· Esun = (PI * d^2) * RADIANCE_MAXIMUM / REFLECTANCE_MAXIMUM
де d – відстань Земля-Сонце, надана файлом метаданих або обчислена всередині
програми.

Команда i.landsat.toar повертає зміну масштабу NASA, щоб продовжити використання Lmax, Lmin і Esun
значення для обчислення константи для перетворення DN в сяяність і сяйво в коефіцієнт відбиття
«традиційні» рівняння та прості атмосферні поправки. Увага: коли МАКСИМУМ
значення не надаються, i.landsat.toar намагається обчислити Lmax, Lmin і Esun з
RADIOMETRIC_RESCALING (у тестах результати були однаковими).

Калібрування постійна
У докладному режимі (прапор -багатослівний), програма записує основні супутникові дані та
параметри, що використовуються в перетвореннях.

Дата виробництва не є точним значенням, але необхідно застосувати правильне калібрування
константи, які були змінені в датах:

· Landsat-1 MSS: ніколи

· Landsat-2 MSS: 16 липня 1975 року

· Landsat-3 MSS: 1 червня 1978 року

· Landsat-4 MSS: 26 серпня 1982 р. та 1 квітня 1983 р.

· ТМ Landsat-4: 1 серпня 1983 р. та 15 січня 1984 р.

· Landsat-5 MSS: 6 квітня 1984 р. та 9 листопада 1984 р.

· ТМ Landsat-5: 4 травня 2003 р. та 2 квітня 2007 р.

· Landsat-7 ETM+: 1 липня 2000 року

· Landsat-8 OLI/TIRS: запущений у 2013 році

ПРИКЛАДИ

метадані файл Приклади
Трансформуйте цифрові номери Landsat-7 ETM+ у смугові растри 203_30.1, 203_30.2 [...] до
некоригований коефіцієнт відбиття датчика у вихідних файлах 203_30.1_toar, 203_30.2_toar [...] і
температура датчика у вихідних файлах 293_39.61_toar і 293_39.62_toar:
i.landsat.toar input=203_30. вихід=_toar \
metfile=p203r030_7x20010620.met
or
i.landsat.toar input=L5121060_06020060714. \
вихід=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 приклад
DN до коефіцієнта відбиття за допомогою DOS1:
# перейменуйте канали або зробіть копію, щоб відповідати схемі введення 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
Розрахунок коефіцієнта відбиття від DN за допомогою DOS1 (метадані отримані з
p016r035_7x20020524.met.gz):
i.landsat.toar input=lsat7_2002. вихід=lsat7_2002_toar. датчик=tm7 \
method=dos1 date=2002-05-24 sun_elevation=64.7730999 \
product_date=2004-02-12 прибуток=HHHLHLHHL
Отримані канали Landsat мають імена lsat7_2002_toar.1 .. lsat7_2002_toar.8.

Посилання

· Чандер Г., Б. Л. Маркхем і Д. Л. Хелдер, 2009: Дистанційне зондування навколишнього середовища,
політ. 113

· Chander GH and B. Markham, 2003.: IEEE Transactions on Geoscience and Remote
Відчуття, вип. 41, № 11.

· Чавес П.С., мл. 1996. Атмосферні поправки на основі зображень - Переглянуто і
Покращено. Фотограмметрична інженерія та дистанційне зондування 62(9): 1025-1036.

· Хуанг та інші: Відбиття супутника, 2002: Нормалізація першого порядку
Зображення Landsat 7 ETM+.

· R. Irish: Landsat 7. Посібник користувача наукових даних. 17 лютого 2007 р.; 15 травня 2011 року.

· Markham BL and JL Barker, 1986: Landsat MSS і TM Post-Calibration Dynamic
Діапазони, екзоатмосферні коефіцієнти відбиття та температури супутника. EOSAT Landsat
Технічні примітки, №1.

· Моран М.С., Р.Д. Джексон, П. Н. Слейтер і П. М. Тейє, 1992: Дистанційне зондування
Довкілля, вип. 41.

· Song et al, 2001: Класифікація та виявлення змін за допомогою даних Landsat TM, коли
і як виправити атмосферні ефекти? Дистанційне зондування навколишнього середовища, вип. 75

Використовуйте i.landsat.toargrass онлайн за допомогою служб onworks.net