2.ASTER主要技术参数及数据类型
ASTER是极地轨道环境遥感卫星Terra（EOS-AMI）上载有的5种对地观测仪器之一，属于高级多光谱遥感成像仪，轨道为太阳同步近极地轨道，轨道高705km，运行周期98.88分钟，下行过 赤道地方时为上午10:30′15″,地面重复访问周期为16天。它提供了可见光—近红外（VNIR）、短波红外（SWIR）和热红外（TIR）3个通道的遥感数据。包含从可见光到热红外范围的14个波段， 1、2、3波段为可见光/近红外波段，3B 波段为后视成像波段，是卫星飞过去了几十秒后对先前垂直成像区域的重新成像， 3N 波段与 3B 波段是一样的波段范围成像，只不过 3N 是垂直成像， 3B 为后视成像， 3N 波段与3B波段组成立体像对用于 ASTER 立体测图生成 DEM。1、2、3波段的空间分辨率为 15m ， 4-9 波段为短波红外波段空间分辨率为 30m ， 10-14 波段为热红外波段空间分辨率为 90m 。
ASTER数据主要有两种：标准HDF数据和地面站数据。本次研究所用的ASTER数据包括了五种类型文件：prbr0120.brs、prbr0121.jpg、prbr0122.jpg、prbr0123.jpg、prbr012.dat，这些称为地面站数据。三个jpg格式的文件为多光谱影像的示意图，brs格式为数据头文件，dat格式为数据源文件，包含了数据的所有数据信息，所需的DEM也是以dat为原始数据处理而来。
ASTER数据除去未经处理的原始数据Level0以外，其他的数据都经过了不同程度的处理。目前用户可以申请到的数据产品有L1、L2、L3、三个级别。其中使用最多的是Level1产品。Level 1 类数据产品包括两种:Level 1A (L1A) 和
Level 1B (L1B) 。L1A 数据是经过重构的未经处理的仪器数据,保持了原有分辨
[1]
率。L1A 数据产品文件中包含了数据字典、类属头文件、云量覆盖表、辅助数据以及3 个子系统的数据,子系统数据中包括各子系统的专门头文件、各个波段的影像数据、辐射计矫正表、几何矫正表和补充数据。
L1B 数据在L1A 的基础上,使用L1A 自带的参数完成辐射计反演和几何重采样后生成的。所以在子系统文件中少了辐射计矫正表和几何矫正表两项内容。在生产时用户可以根据需要选择采样方法,在默认情况下采用UTM 投影,CubicConvolution 重采样方法。ASTER 每天能获得并处理650 景左右L1A 数据,L1B 数据的最大产量为310景左右。已经进行了几何初步矫正和辐射定标
矫正。
更高级别的数据产品还有16 种之多,是在L1 数据产品的基础上进行处理后生成的,这些处理包括了更细致全面的辐射校正等。VNIR 子系统有一个后视波段,极大地方便了在轨迹方向上进行立体观察。这一功能也成为ASTER 数据的一个重要特点,即可以生成立体像对。前视后视传感仪的夹角为27.7°,基高比(B/ H) 0.6。
空间分波光学子系统 段 1 可见光近红外(VNIR) 2 3N 3B 4 5 短波红外(SWIR) 6 7 8 9 10 11 热红外(TIR) 12 13 14 (μm) (m) 0.52~0.60 0.63~0.69 15 0.78~0.86 0.78~0.86 1.60~1.70 2.145~2.185 2.185~2.225 30 2.235~2.285 2.295~2.365 2.360~2.430 8.125~8.475 8.475~8.825 8.925~9.275 10.25~10.95 10.95~11.65 90 NE△ρ≤0.3% NE△ρ≤1.3% NE△ρ≤1.3% NE△ρ≤1.3% ≤3K(200~240K) ≤2K(240~270K) ≤1K(270~340K) 12bits ≤3K(200~240K) ≤2K(340~370K) NE△ρ≤0.5% NE△ρ≤1.3% NE△ρ≤1.3% ≤±4% 8bits NE△ρ≤0.5% ≤±4% 8bits 谱段范围辨率辐射分辨率 绝对精度 级 量化表2.1 ASTER影像数据参数
传感仪及波段范围 Multi/VNIR ASTER Multi/WIR Multi/TIR Multi/VNIR MODIS Multi/WIR 空间分辨率(m*m) 15*15 30*30 90*90 250*250 500*500 幅宽(km) 60 60 60 2330 2330 2330 185 185 60 60 60 120 波段数 4 6 5 2 5 29 7 1 1 3 1 1 立体像对 有（沿轨） 无 无 无 无 无 无 无 无 有（交轨） 有（交轨） 有（沿轨） Multi/TIR 1000*1000 LandSat7/ETM+ Pan Pan SPOT5/HRG Multi/VNIR Multi/SWIR SPOT5/HRS Pan 15*15 5*5 10*10 20*20 10*10 Multi 30*30 表2.2 ASTER传感器与其它传感器数据比较
3.ASTER影像数据预处理
遥感成像的时候，由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为象元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移等，这些畸变将不可避免的带来误差，这些误差将不同程度地影响遥感数据的质量及图像分析的精度。为获取尽可能真实的图像，针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。
ASTER预处理其实就是对图像的校正与配准，在某些时候（如原始遥感图像较大，为提取出我们所感兴趣的区域范围）还可以对图像进行裁剪。利用ENVI4.6的Basic Tools菜单下的ASTER Georeference Data工具查看头文件，可以看出此次所用的数据为L1B级别的影像，同时查看其MapInfo，可以看出此影像已经过辐射纠正和几何纠正。几何纠正的精度为：相对误差在15m之内。几何纠正后的影像为UTM投影，基准面为WGS-84。
此次研究我采用立体相对提取DEM的方法，ASTER中的3N波段和3B波段已
成为标准的前后视关系，但是原始的ASTER数据中有14个波段的信息，所以在预处理中要将3N波段和3B波段读取出来，为DEM提取做准备。
4.DEM提取
DEM的提取是制作正射影像的关键步骤。
卫星遥感图像提取DEM的技术是遥感技术发展的一个重要方向。利用立体像对提取DEM不仅效率高，且具有数据更新快及人力物力耗费少等优点。该技术在AVHRR、SPOT和RADARSAT等数据中的应用已很成熟[5,6]。但基于ASTER DEM影像数据的DEM提取技术研究有限，且多使用PCI软件。PCI软件虽然强大，但需设置工程，DEM提取较复杂，在没有控制点信息的情况下不易提取。所以，本文采用ENVI软件提取DEM。在ENVI中提取DEM相对简单，在Topographic菜单下的DEM Extraction模块中即可完成（见图4.1）。此时有两种选择，对于DEM提取步骤不熟悉的人可以选择DEM Extraction Wizard(也就是DEM向导)，由它引导提取；还可以自主的进行选择控制点、建立核线信息等操作。
图4.1 ENVI工具栏中的DEM Extraction模块
具体流程如图4.2：
图4.2 DEM构建流程图
4.1选择左右影像
进入向导，第一步是选择左右影像，点击Select Stereo Images跳出选择框，选择3N波段为左影像，3B波段为右影像（见图4.3）。
图4.3 选择左右立体影像窗口
4.2选择控制点来源
此步骤有三个单选项：无控制点、确定交互的控制点、从文件中读取控制点。