RSD处理高分5号高光谱(GF5 AHSI)数据(四)——从地物光谱搜索高光谱数据集

本文介绍如何使用RSD处理高分5号(GF5 AHSI)高光谱数据,通过地物光谱搜索高光谱数据集。首先加载并大气校正GF5 AHSI数据,接着进行对象分割,然后搜索光谱库,调整光谱向量夹角余弦置信水平以找到相似地物对象。此外,还探讨了使用训练样本搜索数据集的过程,强调了分类精度检验的重要性。

上一篇(RSD处理高分5号高光谱(GF5 AHSI)数据(三)——从GF5 AHSI 高光谱样本数据搜索光谱库)我们使用从高光谱数据集提取到的样本数据搜索光谱库,查找与之最相似的地物光谱,并列出相似程度从高到低的一个清单。这里我们将这个过程反过来,搜索高光谱数据集中有没有与光谱库特定光谱相似的高光谱对象

下面通过例子说明使用RSD实现这种搜索的过程。

使用的数据集GF5_AHSI_E117.12_N40.19_20190501_005208_L10000043254.tar来自高分中心,30m分辨率。光谱库数据选自USGS splib07a的一个白皮松的光谱数据splib07a_WhitebarkPine_YNP-WB-2_frst_AVIRISb_RTGC。

GF5 AHSI高光谱数据集是2019年5.1期间平谷县境内山林,光谱数据使用的是美国白皮松的光谱。要是有本地树种的光谱当然好了,由于我没有,就随便找一个代替的。是说搜一搜平谷有没有美国白皮松生长?开个玩笑了,当然没有,我们就搜索一下光谱最接近的地物对象吧。

1. 加载GF5 AHSI 高光谱数据集,并进行大气校正

这部分在前面几篇已经讲了。

2. 对象分割

勾选高光谱数据层,在主窗口滚动鼠标滚轮直至光标变成黑箭头,右击出现一个弹出菜单。从菜单中选择“分类对象分割->基于图像特征的分割”,点击后出现一个对话框(图1)。

图1 对象分割的参数

新版RSD对图像分割这部分又进行了求精,具体的参数设置和说明以后单独介绍,按照这样参数点击确定就可以,分割结果见图2。这里是早期介绍RSD对象分割的博文,更详细的说明参阅RSD有关对象分割的介绍。

### 高分五号高光谱图像大气校正效果评价 高分五号GF5AHSI高光谱数据的大气校正是遥感数据分析中的关键步骤之一。通过大气校正,可以将传感器接收到的辐射亮度转换为地表反射率,从而减少大气散射和吸收对影像质量的影响[^1]。大气校正的效果可以从以下几个方面进行评价: #### 1. **地表反射率准确性** 大气校正的主要目标是获得准确的地表反射率值。经过校正后,影像中地物的真实反射特性应更接近实际情况。对于GF5 AHSI数据,使用RSD软件的一键大气校正功能能够较好地实现这一目标[^1]。校正后的反射率值通常与标准地面实测数据或已知的地物反射特性进行对比,以验证其准确性。 #### 2. **波段一致性** 高光谱数据包含数百个波段,大气校正后需要确保各波段间的反射率变化一致且合理。例如,在VNIR(可见光-近红外)和SWIR(短波红外)波段中,大气校正后的影像应能清晰反映地物在不同波长下的光谱特征[^3]。如果某些波段存在显著偏差,则可能表明校正过程存在问题。 #### 3. **噪声水平** 大气校正可能会引入一定的噪声,特别是在处理边缘波段或受大气影响较大的波段时。因此,评价校正效果时需关注校正后影像的信噪比(SNR)。高质量的大气校正算法应尽量降低噪声水平,同时保留地物的真实光谱信息[^2]。 #### 4. **视觉效果** 校正后的影像应具有更好的视觉效果,表现为地物边界更加清晰、色彩更加自然。此外,大气校正还能消除由大气散射引起的“灰霾”现象,使影像整体更为明亮和锐利[^1]。 #### 5. **定量分析** 为了更科学地评价大气校正效果,可以通过以下方法进行定量分析: - 比较校正前后影像的地物光谱曲线,观察是否更接近理论值或实测值。 - 计算校正后影像的均方根误差(RMSE),评估其与参考数据的差异。 - 使用统计指标(如相关系数)衡量校正结果与真实地表反射率的匹配程度。 ```python # 示例代码:计算校正前后影像的RMSE import numpy as np def calculate_rmse(original, corrected): return np.sqrt(np.mean((original - corrected) ** 2)) # 假设original和corrected分别为校正前后的影像数据 rmse_value = calculate_rmse(original, corrected) print(f"RMSE between original and corrected image: {rmse_value}") ``` ### 结论 高分五号AHSI高光谱数据的大气校正效果总体良好,能够显著提高影像的地表反射率精度和视觉质量。然而,具体的校正效果还需根据实际应用场景和需求进行进一步验证和优化[^2]。
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