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ENVI中高分七号卫星影像处理

(2021-02-23 09:38:20)
标签:

高分七号

gf7

分类: ENVI

高分七号卫星于2019113号发射成功,并于20208月正式投入使用。高分七号是我国首颗民用亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星,实现对地表的三维观测,是高分系列卫星唯一可以拍摄“3D”立体大片的卫星。

高分七号卫星配置1台双线阵相机和1台激光测高仪,其中,双线阵相机可连续观测获取地面重叠影像,用于获得立体影像。双线阵相机包括前视(+26°倾角)和后视相机(-5°倾角),其中后视相机包括全色和多光谱(近红外、红色、绿色和蓝色波段)。拍摄幅宽优于20km,全色分辨率优于0.8米,多光谱分辨率优于3.2米。

本文介绍高分七号L1A级数据处理流程,涉及数据的打开、正射校正、图像融合处理。

注:本文实例是在ENVI5.6中处理完成,ENVI5.3.1及以上版本都适用。感谢辽宁省生态气象和卫星遥感中心(高分辨率对地观测系统辽宁数据与应用中心)周斌参与高分七数据处理流程与技术方法研究工作。


1   处理流程介绍


高分七号L1A级数据预处理包括正射校正、图像融合处理,流程图如下所示。

ENVI中高分七号卫星影像处理
图: 高分七号 L1A级产品处理流程

2   详细处理过程


ENVI原生支持高分一号、高分二号、资源三号和资源一号02C数据的处理,选择File- > Open As- > Optical Sensors- > CRESDA- >“相应传感器可打开相应的数据。但是由于国产卫星数据的定标系数每年更新一次,ENVI的更新会滞后于参数的更新。因此易智瑞信息技术有限公司遥感事业部开发了“中国国产卫星支持工具”,该工具支持中国资源卫星应用中心(CRESDA)和原国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心(SASMAC)生产的国产卫星数据,而且更新最新的定标参数。工具安装方法如下:

1)ENVI App Store找到中国国产卫星支持工具,点击Install App进行安装。

2)重启 ENVI

*AppStore工具见http://www.enviidl.com/appstore

 Gram-Schmidt Pan Sharpening融合方法(以下简称GS方法)能极大保留多光谱光谱信息,对国产卫星数据具有较好的融合效果。ENVI5.X原生支持GS方法,可以通过ToolBox/Image Sharpening/Gram-Schmidt Pan Sharpening启动。但实验发现,当图像背景区域较多时,掩膜背景后GS方法融合效果更优。由于原生GS工具不支持掩膜,故开发Gram-Schmidt Pan Sharpening Classic 工具。

Gram-Schmidt Pan Sharpening Classic工具安装:

1)App Store for ENVI找到经典版Gram-Schmidt Pan Sharpening融合工具,点击Install App进行安装;

2)重启ENVI

注:两个工具可一次性安装好,重启一次ENVI


2.1数据打开


高分七号L1A级数据有两种格式(未找到官方叫法):前视全色/后视全色-多光谱在一个压缩包中(缺少定标参数);前视全色/后视全色/后视多光谱单独压缩包(提供定标参数)。压缩包中的文件也有所不同,两种格式处理方法基本类似。

如下为一个后视多光谱解压后的文件组成。

ENVI中高分七号卫星影像处理

下面为前视全色/后视全色/后视多光谱一个压缩包解压后的文件组成。

注:马赛克部分为文件名中的经纬度信息。

ENVI中高分七号卫星影像处理

我们以后一种格式为例介绍处理流程。

1)选择Open As->China Satellites->GF-7。选择对应的*-BWDMUX.xml*-BWDPAN.xml文件打开。

2)在ENVI图层管理器中,右键选择ViewMeta打开元数据信息。可以看到自动打开包括rpc文件、中心波长、成像时间等元数据信息。

注:第一种格式选择打开不带Checkxml文件。


2.2 全色/多光谱正射校正

 

高分七号的L1A级包括了RPC文件,可以直接使用/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具进行正射校正。由于缺少控制点数据,下面是基于无控制点对多光谱/全色数据结果进行无控制点的正射校正。

   第一步:高分七号多光谱图像正射校正

1Toolbox中,启动/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具。

2File Selection面板:

   Input File:选择多光谱数据;

   DEM File:默认选择ENVI自带DEM文件(900米),单击Browse,可选择更高精度的DEM文件。

3单击Next,在RPC Refinement步骤中,打开Advanced面板,设置参数。

   Output ProjectionUTM Zone 49N(默认输出的投影信息为UTM,可点击Browse按钮更改)

   Output Piexl Size2.6m

注:默认计算平均分辨率为2.5米,参考官方公布处理效果图为2.6米。

   Image ResamplingCubic Convolution

   Grid Spacing10。正射校正的格网大小,格网越大数据越快,相应精度越低。

4)在Exports面板中,选择输出路径和文件名(默认会在输出文件名基础上增加_rpcortho后缀)。

5)单击Finish执行处理。

第二步:高分七号全色图像正射校正

同样的方法对高分二号全色数据进行正射校正。

 1Toolbox中,启动/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow工具。

 2File Selection面板:

   Input File:选择全色数据;

   DEM File:默认选择ENVI自带DEM文件(900米),单击Browse,可选择更高精度的DEM文件。

 3)单击Next,在RPC Refinement步骤中,打开Advanced面板,设置参数。

   Output ProjectionUTM Zone 49N(默认输出的投影信息为UTM,可点击Browse按钮更改)

   Output Piexl Size0.65m

注:默认计算平均分辨率为0.63米,参考官方公布处理效果图为0.65米。

   Image ResamplingCubic Convolution

   Grid Spacing10。正射校正的格网大小,格网越大数据越快,相应精度越低。

 4)在Exports面板中,选择输出路径和文件名(默认会在输出文件名基础上增加_rpcortho后缀)。

 5)单击Finish执行处理。


2.3图像融合


1)在Toolbox中,启动/Image Sharpening/Gram-Schmidt Pan Sharpening Classic,分别选择正射后的高分七号多光谱和全色图像;

2Data Ignore Value设置为0,选择输出路径和文件名,其他默认;

3)点击OK行。

ENVI中高分七号卫星影像处理
图: Gram-Schmidt Pan Sharpening Classic 面板


3   结果浏览


打开图像融合后的结果,可以看到高分七号融合图像建筑物纹理非常清晰,多光谱数据真彩色合成效果非常逼真。

ENVI中高分七号卫星影像处理
ENVI中高分七号卫星影像处理
ENVI中高分七号卫星影像处理
               图:左-多光谱真彩色合成,右-融合图像真彩色合成

如下图为标准假彩色合成图像,可以看到同一个点的光谱曲线非常相近。

ENVI中高分七号卫星影像处理

图:左-多光谱标准假彩色合成,右-融合图像标准假彩色合成

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