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Landsat7 ETM+数据处理技术研究

唐海蓉  
【摘要】: Landsat7是NASA于1999年发射的资源卫星,其清晰稳定丰富的图像组成了地球遥感勘察的重要部分,吸引了国内外众多学者对它进行研究,尤其是地面处理系统中的辐射校正和几何校正部分。而Landsat7固有的焦平面特性和双向扫描特性也给予了辐射校正和几何校正一定的复杂性和挑战性。 针对整个Landsat7的预处理成像、系统级校正过程,展开了本论文研究工作,完成了国内第一个完整的Landsat7下行数据预处理成像及系统级图像校正和评估系统。论文研究工作主要包括预处理过程、系统级校正过程、校正质量评估过程,其中系统级校正由辐射校正和几何校正组成。 Landsat7预处理过程是成像过程的第一步,也是论文研究工作的基础。根据其宽波段任务数据协议和ETM+任务数据格式,论文工作完成了数据的解同步、解扰、解包等步骤,并提取得到图像数据和用于辐射及几何校正的参数,最终输入到相应文件中,生成零级产品。在软件编制过程中,考虑到了下行数据同步丢失、数据位错误、图像主要帧同步和结尾丢失、参数主要帧同步和结尾丢失等情况。 Landsat7系统级辐射校正研究是针对Landsat7探测器的辐射性能和扫描特性,总结归纳各种辐射问题和辐射性能参数,然后根据这些参数进行图像数据辐射校正,并生成1R级产品。辐射性能参数包括脉冲噪声、记忆效应、扫描相关偏移、一致噪声、随机噪声、丢失行、不可操作探测器、饱和探测器、调制传递函数、系统分辨率。论文仔细分析了每个辐射问题的产生,并给出了详细的性能参数测量过程及辐射校正过程。 Landsat7系统级几何校正研究首先分析Landsat7几何模型和双向扫描特性,然后给出了系统级几何校正的原理和方法,并实现了方法的应用,最终生成1G级产品。论文首先对校正过程中用到的时间系统和坐标系统作了介绍,然后给出了完整的校正算法,包括视线产生和投影、姿态合成、扫描镜校正、寻找校正图像空间像素到未校正图像空间的对应像素位置、重采样这几个部分,并在相邻扫描行间隙的插值上采用了简洁的方法。为了快速地进行几何校正,引进了一种新的思路,并加以改进,将图像上的扭曲分解为标称扫描镜和卫星运动引起的和七个偏离标称运动的微扰量引起的两个部分,引进了一种用偏导求视线的简便方法,详细分析了各个微扰量造成的影响,建立了新的视线求解 方程。 论文的最后一部分工作是对图像质量的评估。给出了常用的辐射质量评估 方法;对辐射校]t后的图像,引进了三维噪声分析方法,起到了对图像辐射质 量和辐射校计方法的评估作用;对几何校正后的图像,采用并计算了三个性能 参数,验证了论文采用的校正算法的有效性。


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