atmospheric / topographic correction for airborne imagery ... atmospheric / topographic correction...

Download Atmospheric / Topographic Correction for Airborne Imagery ... Atmospheric / Topographic Correction for

Post on 20-Mar-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Atmospheric / Topographic Correction for Airborne Imagery

    (ATCOR-4 User Guide, Version 6.2 BETA, February 2012)

    R. Richter1 and D. Schläpfer2 1 DLR - German Aerospace Center, D - 82234 Wessling, Germany 2ReSe Applications, Langeggweg 3, CH-9500 Wil SG, Switzerland

    DLR-IB 565-02/12

  • 2

    The cover image shows a subset of a HyMap scene from the Greek island of Naxos, acquired 22 June 2005. The left part is a true color image of the original data, the right part shows the result of atmospheric correction including a sun glint removal. The bottom graph depicts a comparison of surface reflectance spectra from a water pixel with and without sun glint removal. The water mask is exclusively calculated with spectral criteria that sometimes fail in the left part of the coastal area containing bright bottom sand.

    Haze removal and sun glint removal over water bodies are a new feature of the ATCOR-2011 re- lease.

    ATCOR-4 User Guide, Version 6.2.0, February 2012

    Authors: R. Richter1 and D. Schläpfer2 1 DLR - German Aerospace Center, D - 82234 Wessling , Germany 2 ReSe Applications, Langeggweg 3, CH-9500 Wil SG, Switzerland

    c© All rights are with the authors of this manual.

    Distribution: ReSe Applications Schläpfer Langeggweg 3, CH-9500 Wil, Switzerland

    Updates: see ReSe download page: www.rese.ch/download

    The MODTRAN R© trademark is being used with the expressed permission of the owner, the United States of America, as represented by the United States Air Force.

    http://www.rese.ch/download/index.html

  • Contents

    1 Introduction 10

    2 Basic Concepts in the Solar Region 13 2.1 Radiation components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 BRDF correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Spectral calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4 Inflight radiometric calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5 De-shadowing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    3 Basic Concepts in the Thermal Region 26

    4 Workflow 28 4.1 Menus Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.2 First steps with ATCOR-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3 Survey of processing steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.4 Directory structure of ATCOR-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.5 Convention for file names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.6 Definition of a new sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.7 Spectral smile sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.8 Haze, cloud, water map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.9 Processing of multiband thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.10 External water vapor map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.11 Airborne FODIS instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    5 Description of Modules 48 5.1 Menu: File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    5.1.1 Display ENVI File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.1.2 Show Textfile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.1.3 Select Input Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.1.4 Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.1.5 Plot Sensor Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.1.6 Plot Calibration File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.1.7 Show System File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.1.8 Edit Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    5.2 Menu: New Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2.1 Define Sensor Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2.2 Create Channel Filter Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.2.3 BBCALC : Blackbody Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

    3

  • CONTENTS 4

    5.2.4 RESLUT : Resample Atm. LUTS from Database . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.3 Menu: Atm. Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

    5.3.1 The ATCOR main panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.3.2 ATCOR4f: flat terrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.3.3 ATCOR4r: rugged terrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.3.4 SPECTRA module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.3.5 Aerosol Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.3.6 Visibility Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.3.7 Inflight radiometric calibration module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.3.8 Shadow removal panels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.3.9 Panels for Image Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.3.10 Start ATCOR Process (Tiled / from ∗.inn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

    5.4 Menu: Topographic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 5.4.1 Slope/Aspect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5.4.2 Skyview Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5.4.3 Shadow Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5.4.4 DEM Smoothing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

    5.5 Menu: Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.5.1 Resample a Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.5.2 Spectral Polishing: Statistical Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.5.3 Spectral Polishing: Radiometric Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.5.4 Spectral Smile Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

    5.6 Menu: Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.6.1 TOA/At-Sensor Radiance Cube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.6.2 At-Sensor Apparent Reflectance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.6.3 Resample Image Cube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    5.7 Menu: Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.7.1 Solar Zenith and Azimuth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.7.2 Classification (Surface Reflectance Signatures) . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.7.3 NADIR REFL: nadir normalization of reflectance or radiance . . . . . . . . . 91 5.7.4 Quick Topographic (no atm.) Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5.7.5 Spectral Smile Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.7.6 Spectral Calibration (Atm. Absorption Features) . . . . . . . . . . . . . . . . 94 5.7.7 Calibration Coefficients with Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5.7.8 Convert High Res. Database (New Solar Irradiance) . . . . . . . . . . . . . . 98 5.7.9 Convert .atm for another Irradiance Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 5.7.10 Create Scan Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

    5.8 Menu: Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.8.1 Help Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

    6 Batch Processing Reference 103 6.1 Using the batch mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.2 Batch modules, keyword-driven modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

    7 Value Added Products 110 7.1 LAI, FPAR, Albedo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 7.2 Surface energy balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

  • CONTENTS 5

    8 Sensor simulation of hyper/multispectral imagery 118

    9 Implementation Reference and Sensor Specifics 125 9.1 Monochromatic atmospheric database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

    9.1.1 Database update with solar irradiance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 9.2 Sensor-specific atmospheric database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

    9.2.1 Resample sensor-specific atmospheric LUTs with another solar irradiance . . 129 9.3 Supported I/O file types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 9.4 Preference parameters for ATCOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 9.5 Job control parameters of the ”inn” file (former ”ini’) . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 9.6 Problems and Hints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

    10 Theoretical Background 143 10.1 Basics on radiative transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

    10.1.1 Solar spectral region .

Recommended

View more >