Landsat8 OLI图像温度反演(基于图像辐射传输方程)
- 前言
- 一、数据采集
- 二、实验步骤
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- 1.辐射定标
- 2.大气校正
- 3.波段计算
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- （1）计算ndvi值
- (2)计算植被覆盖度
- (3)计算比辐射率
- (4)计算辐射亮度值
- 三 温度反演
- 总结
前言
最近在做一个Landsat8 OLI图像温度反演的实验发现，许多在线教程写得不清楚。经过几天的学习，写一篇博客记录，供您参考。
一、数据采集
实验数据来源于美国地质调查局UGUS，网上下载的教程很多，这里就不赘述了。文件名称:LC08_L1TP_123032_20200803_20200807_01_T1.行列号:(123，32)*_MTL.txt直接拖入文本envi 5.3.如下图所示： 
二、实验步骤
1.辐射定标
热红外波段辐射定标： 选择*_MTL_Thermal在光谱切割中选择第一个波段，如下图所示： 点击'OK',Output Interleave选用BIL,Scale Factor默认为1。命名文件后，单击OK，如下图
多光谱波段辐射定标：
选择多光谱波段后点击OK,点击此页面 Apply FLAASH Settings,点击命名文件后OK 辐射定标多光谱和热红外波段后，图像应切割到研究区。加载研究区矢量文件，选择工具栏Subset Data From ROIS,然后剪图像。
2.大气校正
多光谱波段获得研究区域后大气校正操作，在工具栏搜索fla关键字可以看到大气校正工具，加载图像后选择第二个，点击OK, 在图像头文件中数，但大部分参数都可以在图像头文件中获得， 该软件将自动计算图像中心的经纬度坐标，以便记录此坐标并以后使用。传感器类型的选择Landsat8 OLI,
获取日期有两种方式：
1.根据文件名，第一个日期是2020-08-03， 2.查看图像头文件，可获得图像日期和时间，如下图所示： 获取地面高程数据有两种方法 1.直接在百度搜索研究区的高度或海拔，会得到研究区的高度 2.下载覆盖研究区的下载DEM然后计算研究区的平均高程。我用的是SRTM30米的DEM,本网站下载地址DEM比较方便，如下图所示，
大气模型选择： 根据研究区的经纬度和时间选择相应的大气模型 选择气溶胶模型Urban,多光谱设置中的Default选择第一个波段 输入参数后，单击Ok,等待软件执行完成
3.波段计算
（1）计算ndvi值
envi5.3自带NDVI计算工具,工具栏搜索ndvi，打开后，选择大气校正后的图像，选择文件类型Landsat OLI,手动更改波段red:4,NIR:5.命名文件后确定。 注：计算后ndvi包括异常值，即小于-1或大于1，使用波段计算工具将小于-1的赋值为-1，大于1的赋值为1，公式为：
(b1 lt -1)*-1 (b1 gt 1)*1 (b1 ge -1 and b1 le 1)*b1
b一是上面得到的ndvi影像值
(2)计算植被覆盖度
第一根据经验公式：
(b1 gt 0.7)*1 (b1 lt 0.05)0 (b1 ge 0.05 and b1 le 0.7)((b1-0.05)/(0.7-0.05))
第二种更准确的是取ndvi置信区间2%~10%的值计算植被覆盖度，一般最小值为5%，最大值为95%。详情请参考链接。如果太麻烦，可以直接用第一个公式，两种方式的计算结果应该没有太大区别。公式中的b1是ndvi纠正后的图像值。
(3)计算比辐射率
(b1 le 0)0.995 (b1 gt 0 and b1 lt 0.7)(0.9589 0.086b2-0.0671b2^2) (b1 ge 0.7)(0.9625 0.0614b2-0.0461*b2^2)
(4)计算辐射亮度值
这里需要知道当天的大气参数，可以从UGUS在大气校正参数查询网站上计算所需参数， 填写相应的选项，第一个默认，第二个选择中纬度夏季标准氛围，第三个选择Landsat8。下面还有可选参数，若输入可选参数，必须填写4个选项。这四个参数需要了解历史天气。这里推荐一个查询历史天气的网站，西河能源大数据平台，注册后可以查询历史天气等各种温度参数度参数。本网站还可以查询当地标高等信息，非常方便。 下载后打开，见下图：
这里获得的气压单位hPa,需要转换为mb,在网上搜索压力转换网站()，我查询，发现hPa等于数值mb，所以不需要转换，哈哈。这里需要注意格林尼治时间和北京时间。 输入参数后，输入邮箱，网站可以帮助我们计算参数，见图右下角。
接下来可以计算辐射亮度值，
公式为：(b2-Lu-t*(1-b1) * Ld) / (t * b1)
(b2-2.86-0.68*(1-b1)4.54)/(0.68b1)
b指上述比辐射率值，b2是指从未出现过的热红外波段值，命名文件后点击OK即可
三 温度反演
使用公式:(1321.08)/alog(774.89/B1 1)-273 b即上述辐射亮度值，landsat8影像中的1321.08和774.89是最后一步温度反演的定值。 这是我得到的温度反演的结果，我觉得结果还可以。得到结果后，可以制作各种温度分布图！~
这是基于大气校正方法的结果，单窗算法流程以后可能会更新。请期待。
参考链接：https://blog.csdn.net/qq_47204937/article/details/121721044
总结
以上是我今天要讲的内容。我希望它能帮助你。如果你写得更多，中间可能会有错误。请参考并指出问题。非常感谢。