一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法技术

本发明专利技术公开了一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，充分利用高光谱卫星数据源，并对采集过程中存在的影像漏洞区域采用符合时相要求的存档数据或编程拍摄两种方式进行补充；对高光谱卫星遥感影像首先进行辐射校正生产、大气校正生产，然后结合DEM和DOM资料完成单景影像几何精校正，即正射校正，并对正射影像真彩色图像进行影像镶嵌、匀光匀色和制作镶嵌线元数据，最后得到优于10米空间分辨率的高光谱卫星影像数据；最后进行质量检查；本发明专利技术覆盖范围广、影像分辨率高且质量过关。

【技术实现步骤摘要】
一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法
本专利技术属于遥感影像处理
，具体涉及一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法。
技术介绍
随着“大数据”战略的深入实施，遥感影像数据在年度覆盖范围、影像分辨率、更新周期等方面不能满足服务保障的矛盾日趋明显，对建立遥感影像统筹保障服务体系的需求愈加迫切。为了更好地获取、管理、服务、应用遥感影像数据资源，提升遥感影像的服务保障能力。目前针对贵州省地势特殊的省份，高光谱卫星的数据获取计划为利用现有在轨卫星(即目前在轨的8颗高光谱卫星)进行过境拍摄，且过境时间设定在北京时间12-14时之间，即可保证平均每天中午十二点到下午两点可获取贵州区域内的高光谱影像数据。由于贵州地区天气原因，卫星遥感影像极难获取，故综合考虑贵州地区遥感影像的获取难度后，基于高光谱卫星影像的应用场景，为了更有利于经济社会发展，使农业产业结构调整、自然资源统一确权等工作高效开展、精准进行，建议遥感影像统筹任务高光谱卫星遥感影像获取，可按省重点区域如城市、城镇、农业种植区、矿区、林区等区域获取高光谱卫星影像，按覆盖地区重要经济作物如玉米、茶、烟草、火龙果等主要种植区域完成高光谱卫星影像统筹任务。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种覆盖范围广、影像分辨率高的高光谱卫星影像数据的镶嵌与元数据制作方法。本专利技术的技术方案是：一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，充分利用高光谱卫星数据源，并对采集过程中存在的影像漏洞区域采用符合时相要求的存档数据或编程拍摄两种方式进行补充；对采集获取的高光谱卫星遥感影像进行数据质量检查、元数据归一化、云雪范围勾绘和入库，对云雪覆盖区域利用同期其他影像进行补充覆盖；对高光谱卫星遥感影像首先进行辐射校正生产、大气校正生产，然后结合DEM和DOM资料完成单景影像几何精校正，即正射校正，并对正射影像真彩色图像进行影像镶嵌、匀光匀色和制作镶嵌线元数据，最后得到优于10米空间分辨率的高光谱卫星影像数据；最后进行质量检查；所述辐射校正为对高光谱卫星遥感影像进行绝对辐射校正，生产过程中对原始影像地物的光谱反射率或光谱辐射亮度进行辐射校正操作，在实施过程中对不同时间获取的影像进行拼接时，将原始影像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度；所述大气校正是根据高光谱卫星遥感影像的目标区域地理位置、海拔、气候等条件，设置合理的大气校正参数，消除水汽、气溶胶等对地物反射率造成的影响，得到地物的真实反射率。具体地，所述高光谱卫星影像使用的辐射校正公式为：式中：Le为表观辐亮度；gain为绝对辐射校正增益系数；offset为绝对辐射校正偏移系数；TDIStage为积分级数，在高光谱数据文件夹的元数据文件查询字段TDIStages字段信息获取。具体地，所述辐射校正将图像的数字量化值转化为辐射亮度值或者反射率，绝对辐射校正参数有增益系数、偏移系数和积分级数，参数存放于元数据文件里，利用ENVI中的辐射校正工具自动从元数据文件中读取参数，从而完成辐射校正；所述辐射校正后三个文件分别是dat格式的栅格数据、xml格式的元数据和hdr格式的头文件，其中，影像的RPC信息、时间、坐标等影像参数存储在头文件里，为大气校正提供正确的参数。具体地，所述大气校正利用ENVI中的空间统计工具对已收集的基础测绘1:10000的DEM同区域进行统计并计算出平均值，选择已完成绝对辐射校正的影像，利用ENVI的大气校正工具自动读取影像头文件的经纬度、成像时间；利用ENVI扩展工具FLAASHSettingGuide计算目标影像AtmosphericModel、AerosolRetrieval、WaterRetrieval、WaterAbsorptionFeature值，根据成像时间和纬度信息选择大气模型参数，设置高光谱数据其他参数，从而完成大气校正；所述FLAASH模型中输入的图像必须是经过辐射校正后的辐射亮度图像，为了能进行大气反演，图像至少包括下面三个范围区间内的15nm分辨率及更高的波段，即1050-1210nm，770-870nm，870-1020nm；对于已有传感器类型的高光谱遥感图像来说，图像头文件中必须包含波长和波谱带宽。更具体地，所述AtmosphericModel为大气模型，根据影像中心纬度和获取月份确定，需借助帮助文档完成；AerosolRetrieval为气溶胶反演方法，使用暗像元反射比模型估算影像气溶胶含量和平均能见度，若做气溶胶反演，需要短波红外波段支持；WaterRetrieval为是否进行水汽反演。具体地，所述正射校正利用基准影像DOM和DEM资料提取地面控制点，经有理函数模型来校正非系统因素产生的误差；利用控制点采集，同名点采集与优化和正射校正模块对高光谱卫星遥感影像与基准影像进行配准，以基准影像为控制基础，选取控制点对高光谱卫星遥感影像进行校正；控制点的获取方式选择有理函数模型，控制点均匀分布整景范围内；所述高光谱数据控制点采集的参数设置，数学模型是选择有理函数模型，阶数选择1阶，控制点采集个数设置根据批量处理的影像数据来决定，配准算法采用快速傅里叶相位变换匹配法，在控制点采集时需要参考影像和DEM数据，设置好参数提交作业后即可自动采集控制点；在采集好控制点好后即可对数据进行正射校正，可设置输出文件格式，投影信息，数据空间率和重采样方法；正射校正后的成果即可与参考影像套合检查。具体地，所述匀光匀色处理的具体步骤为：步骤1，根据需要对高光谱真彩色图像进行图像增强处理；步骤2，采用滤波和直方图拉伸的方法进行对比度/色彩饱和度调整；步骤3，采用ENVI直方图均衡化和直方图匹配方法进行匀光处理；其中L1B级原始高光谱卫星影像数据和L4级高光谱卫星影像数据不做匀光匀色处理；步骤4，采用ENVI软件2％线性拉伸方法对真彩色图像做锐化处理。具体地，所影像镶嵌是利用ENVI或Photoshop进行镶嵌处理，当镶嵌区内有人工地物时，应手工勾划拼接线绕开人工地物，使镶嵌结果保持人工地物的完整性和合理性。具体地，所述制作镶嵌线元数据指的是高光谱真彩色图像接边两侧的色调尽量保持一致，影像间应根据接边精度情况进行接边改正，改正后的接边差不应超过4个像元的精度要求；制作L1B级原始高光谱卫星影像元数据、L4级高光谱卫星影像元数据、以.shp格式进行存储；制作镶嵌线元数据，并以.shp、xls格式进行存储。具体地，所述质量检查包含有人工对照检查、程序自动检查与人机交互检查；所述人工对照检查：通过人工检查核对项目成果进行目视检查，从而判断检查内容的正确性；在ArcGIS、ENVI软件中目视检查遥感影像质量，检查影像是否存在噪声、异常值、条纹以及波段信息是否完整等情况；对存在问题的影像以问题区域矢量形式记录,以便后期进行更换；所述程序自动检查：利用自动化质检软件，对项目成果的坐标系、接边、栅格质量、裁切范围等检查项进行核查，检查和发现数据中存在的错误；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：充分利用高光谱卫星数据源，并对采集过程中存在的影像漏洞区域采用符合时相要求的存档数据或编程拍摄两种方式进行补充；对采集获取的高光谱卫星遥感影像进行数据质量检查、元数据归一化、云雪范围勾绘和入库，对云雪覆盖区域利用同期其他影像进行补充覆盖；对高光谱卫星遥感影像首先进行辐射校正生产、大气校正生产，然后结合DEM和DOM资料完成单景影像几何精校正，即正射校正，并对正射影像真彩色图像进行影像镶嵌、匀光匀色和制作镶嵌线元数据，最后得到优于10米空间分辨率的高光谱卫星影像数据；最后进行质量检查；/n所述辐射校正为对高光谱卫星遥感影像进行绝对辐射校正，生产过程中对原始影像地物的光谱反射率或光谱辐射亮度进行辐射校正操作，在实施过程中对不同时间获取的影像进行拼接时，将原始影像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度；/n所述大气校正是根据高光谱卫星遥感影像的目标区域地理位置、海拔、气候等条件，设置合理的大气校正参数，消除水汽、气溶胶等对地物反射率造成的影响，得到地物的真实反射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：充分利用高光谱卫星数据源，并对采集过程中存在的影像漏洞区域采用符合时相要求的存档数据或编程拍摄两种方式进行补充；对采集获取的高光谱卫星遥感影像进行数据质量检查、元数据归一化、云雪范围勾绘和入库，对云雪覆盖区域利用同期其他影像进行补充覆盖；对高光谱卫星遥感影像首先进行辐射校正生产、大气校正生产，然后结合DEM和DOM资料完成单景影像几何精校正，即正射校正，并对正射影像真彩色图像进行影像镶嵌、匀光匀色和制作镶嵌线元数据，最后得到优于10米空间分辨率的高光谱卫星影像数据；最后进行质量检查；
所述辐射校正为对高光谱卫星遥感影像进行绝对辐射校正，生产过程中对原始影像地物的光谱反射率或光谱辐射亮度进行辐射校正操作，在实施过程中对不同时间获取的影像进行拼接时，将原始影像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度；
所述大气校正是根据高光谱卫星遥感影像的目标区域地理位置、海拔、气候等条件，设置合理的大气校正参数，消除水汽、气溶胶等对地物反射率造成的影响，得到地物的真实反射率。


2.根据权利要求1所述的一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：所述高光谱卫星影像使用的辐射校正公式为：



式中：Le为表观辐亮度；gain为绝对辐射校正增益系数；offset为绝对辐射校正偏移系数；TDIStage为积分级数，在高光谱数据文件夹的元数据文件查询字段TDIStages字段信息获取。


3.根据权利要求1所述的一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：所述辐射校正将图像的数字量化值转化为辐射亮度值或者反射率，绝对辐射校正参数有增益系数、偏移系数和积分级数，参数存放于元数据文件里，利用ENVI中的辐射校正工具自动从元数据文件中读取参数，从而完成辐射校正；所述辐射校正后三个文件分别是dat格式的栅格数据、xml格式的元数据和hdr格式的头文件，其中，影像的RPC信息、时间、坐标等影像参数存储在头文件里，为大气校正提供正确的参数。


4.根据权利要求1所述的一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：所述大气校正利用ENVI中的空间统计工具对已收集的基础测绘1:10000的DEM同区域进行统计并计算出平均值，选择已完成绝对辐射校正的影像，利用ENVI的大气校正工具自动读取影像头文件的经纬度、成像时间；利用ENVI扩展工具FLAASHSettingGuide计算目标影像AtmosphericModel、AerosolRetrieval、WaterRetrieval、WaterAbsorptionFeature值，根据成像时间和纬度信息选择大气模型参数，设置高光谱数据其他参数，从而完成大气校正；所述FLAASH模型中输入的图像必须是经过辐射校正后的辐射亮度图像，为了能进行大气反演，图像至少包括下面三个范围区间内的15nm分辨率及更高的波段，即1050-1210nm，770-870nm，870-1020nm；对于已有传感器类型的高光谱遥感图像来说，图像头文件中必须包含波长和波谱带宽。


5.根据权利要求4所述的一种高光谱卫星影像数据生产、镶嵌与元数据制作方法，其特征在于：所述AtmosphericModel为大气模型，根据影像中心纬度和获取月份确定，需借助帮助文档完成；AerosolRetrieva...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，唐浩，陈勇，陈章林，陆莎莎，赵宗鸿，刘凯旋，樊鑫，
申请(专利权)人：贵阳欧比特宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52