Landsat8头文件结构快速入门：ENVI编辑前的必备知识


# 摘要
本文系统地介绍了Landsat 8卫星遥感数据的结构和处理，重点分析了ENVI头文件的组成、作用及其在遥感数据处理中的关键地位。文中详细探讨了头文件中的关键参数，包括辐射定标和地理定标参数，并解释了如何解析和应用这些参数来提升数据处理的精确度和质量。同时，文章提供了头文件编辑工具的介绍、手动编辑和自动化编辑的步骤及策略，并针对常见错误类型提出了诊断与修复的方法。最后，文章展望了头文件在多时相分析、空间分析以及遥感产品开发中的高级应用，为用户提供了一套完整的头文件管理和应用指南。

# 关键字
Landsat 8卫星；遥感数据；ENVI头文件；辐射定标；地理定标；数据质量评估

参考资源链接：[ENVI5.3处理Landsat8图像：编辑头文件与预处理步骤](https://wenku.csdn.net/doc/64523187ea0840391e73916f?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. Landsat 8卫星与遥感数据概览

在本章中，我们将开始探索Landsat 8卫星所提供的遥感数据及其在地球观测领域的重要性。Landsat 8卫星是美国宇航局（NASA）和美国地质调查局（USGS）合作的项目，旨在提供连续的地表监测数据。我们首先会了解Landsat 8卫星的背景信息、任务目标以及它如何持续向全球提供高质量的遥感数据。

随后，我们会介绍Landsat 8遥感数据的基本结构，包括它所采集的不同波段信息和分辨率等关键指标。此外，我们将探讨这些数据是如何被广泛应用于农业、林业、城市规划和灾害监测等众多领域，从而为决策者提供有价值的信息。

最后，为了对遥感数据有一个整体的认识，我们还会简要介绍遥感技术的发展历史和它在现代地理信息系统（GIS）中的作用，以及如何利用这些数据进行空间分析和信息提取。通过对Landsat 8卫星和遥感数据的初步了解，您将为后续章节中深入探讨ENVI头文件结构和遥感数据处理方法奠定坚实基础。

# 2. ENVI头文件结构基础

## 2.1 Landsat 8数据格式解析

### 2.1.1 Landsat 8数据的获取途径
Landsat 8是美国地质调查局（USGS）所管理的一项地球观测卫星任务，主要提供全球地表的多光谱和热红外遥感数据。获取Landsat 8数据有多种途径：

1. **USGS Earth Explorer**: USGS提供了Earth Explorer网站，是获取Landsat 8数据的主要平台。用户可以通过该网站按地理区域、时间等搜索条件免费下载Landsat 8的Level-1产品数据。
2. **Google Earth Engine**: Google Earth Engine是一个强大的云计算平台，可以在线访问和处理大量卫星图像，其中包括Landsat 8数据集。
3. **其他数据服务提供商**: 一些第三方数据服务提供商也提供Landsat 8数据，通常会提供额外的处理服务或产品。

### 2.1.2 数据集的组织结构
Landsat 8数据集由多个文件组成，包括：

- **主影像文件**: 通常为GeoTIFF格式(.tif)，存储了多光谱或热红外波段的图像数据。
- **头文件**: 以.hdr为扩展名的文件，描述了影像数据的参数，如数据类型、尺寸、坐标系统等。
- **元数据文件**: 通常为XML或TXT格式，包含详细的场景描述、卫星运行信息、成像参数等。

## 2.2 头文件的作用与重要性

### 2.2.1 头文件在ENVI中的角色
ENVI是遥感领域广泛使用的一款图像处理软件，头文件是ENVI软件处理遥感数据不可或缺的一部分。头文件在ENVI中的角色包括：

1. **数据映射**: 头文件定义了影像数据与其对应的地理坐标的关系，使得ENVI能够将每个像素映射到相应的地理位置。
2. **参数信息**: 包含了像素数据类型、数据大小、波段信息等参数，这些信息对于正确显示和处理影像至关重要。
3. **存储配置**: 头文件还存储了遥感数据的存储配置，如存储路径、波段间的分隔符等。

### 2.2.2 头文件信息对处理的影响
准确的头文件信息对于整个遥感数据处理流程影响深远：

1. **数据展示**: 正确的头文件信息保证了影像数据在ENVI中能够被正确地展示，包括尺度、颜色等。
2. **图像处理**: 在进行图像处理操作时，如裁剪、校正、分类等，头文件中的参数信息会影响处理结果的精确度。
3. **分析计算**: 特别是在进行辐射定标和地理定标等操作时，头文件中的参数直接关系到计算的准确性和结果的可靠性。

## 2.3 头文件核心参数详解

### 2.3.1 基本参数：行数、列数、波段信息
Landsat 8影像数据的头文件中，包含以下基本参数：

1. **行数（Number of rows）**: 影像的垂直像素数。
2. **列数（Number of columns）**: 影像的水平像素数。
3. **波段数（Number of bands）**: 影像包含的光谱波段数量。

这些参数是构建影像数据集的基础，对于任何处理和分析来说都是至关重要的。

### 2.3.2 空间参考与坐标系统
在头文件中，空间参考和坐标系统定义了影像数据的地理位置和空间位置：

1. **投影类型（Map Info）**: 指定了影像数据采用的空间投影类型，例如UTM、WGS84等。
2. **坐标范围**: 定义了影像数据覆盖的经纬度范围或投影坐标范围。

此参数对于将影像与地球上的实际位置相对应是必要的，以确保空间分析的正确性。

### 2.3.3 辐射定标参数
Landsat 8影像数据头文件中的辐射定标参数用于将数字量化值转换为实际的物理量值：

1. **辐射定标系数（Radiometric Calibration Coefficients）**: 用于将图像数据的DN值转换为反射率或亮度温度值。
2. **定标类型（Calibration Type）**: 指示数据是如何进行定标的。

辐射定标是遥感数据分析中的一个关键步骤，确保分析结果的准确性和可比性。

接下来的第三章将详细讨论如何使用ENVI头文件中的参数进行遥感数据处理。

# 3. 头文件参数与遥感数据处理

## 3.1 辐射定标参数的解析与应用
### 3.1.1 辐射定标原理概述
辐射定标是将遥感数据中的数字值转换为实际的物理量（如辐射亮度或反射率）的过程。这个过程对于将遥感数据转换为有用的地理信息至关重要，因为它提供了关于地球表面特征的真实世界测量。在Landsat 8等卫星影像中，辐射定标通常包括将数字数（Digital Number, DN）转换为地表反射率（Top of Atmosphere Reflectance, TOA）或大气校正后反射率（Surface Reflectance, SR）。DN值是传感器捕获的原始信号，它们必须经过校正以反映实际的地表条件。

### 3.1.2 如何利用头文件进行辐射定标
在ENVI等遥感软件中，头文件包含了必要的辐射定标参数，这些参数允许用户将DN值转