6S大气传输模型修改源码添加、自定义CASI传感器光谱响应

6S大气传输模型编译以及修改源码添加、自定义CASI传感器光谱响应

在利用6S模型进行CASI影像数据的大气纠正时，发现6S模型中没有对应的光谱响应函数，又不想自己整个输进去，就查资料对源码进行了修改。
主要参考博客：https://blog.csdn.net/sam92/article/details/50390556 光谱响应函数修改
http://blog.163.com/lys_zmz@126/blog/static/1683467372016445650616/ 6S2.1模型编译
http://blog.sina.com.cn/s/blog_77232fc50102ux1h.html 高斯函数模拟光谱响应函数

操作系统为Windows7 64位系统，源码为6s官网中的6sv2.1。

一.6sv2.1环境配置与编译
因为从6S官网下载得到的6sv2.1模型为Fortran语言编写的源码，而我们在利用IDL调用6S模型时需要调用.exe，因此需要先学习Fortran语言编写规则以及如何编译。
6SV2.1模型通过Fortran77编写，安装编译主要参照：http://blog.163.com/lys_zmz@126/blog/static/1683467372016445650616/博文中提到的关于py6S（面向Python调用6S模型的接口）的网址http://py6s.readthedocs.io/en/latest/installation.html ((这个网址的内容很全，资料也很丰富))
1.下载UNIX工具，方便之后对Makefile文件进行编译，下载make和tar两个工具（http://gnuwin32.sourceforge.net/packages.html）并以缺省值安装；
2.安装Fortran编译器，Fortran语言目前的编译器一般为Fortran95，而6sv2.1利用Fortran77编写，新的编译器可能不能很好支持，因此下载fort99.zip(http://www.cse.yorku.ca/~roumani/fortran/ftn.htm)。解压后，将文件夹下的G77复制到目标文件夹下（即存放解压后6S模型的文件夹）；
3.环境变量配置，将GUNWin32中的bin，以及G77中的bin添加到系统变量的path中。
4.编辑Makefile文件，以文本文件的格式打开Makefile，找到结尾附近的-1m删除；
5.编译6S模型，管理员身份打开cmd.exe,cd到6s模型所在目录，输入make命令进行编译，编译成功后得到的6SV2.1文件就是6SV2.1.exe,在IDL中即可直接调用。

二.CASI数据光谱响应函数值模拟
高光谱传感器的波段光谱响应范围比较窄，一般数据中不提供每个波段的光谱响应函数，CASI数据也不例外，只提供了中心波长和半波宽FWHM。如果对高光谱传感器有过研究，应该知道一般传感器的光谱响应函数符合高斯函数分布，在中心波长处响应值最大，因为利用高斯函数拟合波谱响应函数值。
详细操作参照博文：http://blog.sina.com.cn/s/blog_77232fc50102ux1h.html
（以下两幅图片均来源于该博文）

自己编译的源码如下：

function SRFS(middle,fwhm)
%UNTITLED通过高斯函数模拟高光谱影像数据的波谱响应函数值
%   需要输入中心波长值以及光谱分辨率，输入顺序为中心波长值（wavelength），光谱分辨率（fwhm)
FWHM=fwhm;
row=FWHM/(2*sqrt(2*log(2)));
begin=middle-fwhm;
stop=middle+fwhm;
center=(stop+begin)/2;
j=1;
for i=begin:2.5:stop
%for i=stop:-2.5:begin
wavelength(j)=i;
fun(j)=exp(-(i-center)^2/(2*row*row));
%srv(j)=roundn(fun(j),-4);%保留4位小数
j=j+1;
end
str = strcat(num2str(middle), '-SRV', '.mat');
save(str,'wavelength','fun');
plot(wavelength,fun)end

三、修改、自定义CASI光谱响应
1.修改main.f
nast变量（364行左右）中加入CASI传感器波段名称，CASI共有48个波段，因此在定义nast变量时，要修改其长度为248。

在spectral condition中修改注释，添加自己的传感器。

接着，在大约1427行左右的注释说明不同传感器输入对应应该goto到哪一个语句，添加自己的传感器。

该注释表明如果输入时200-248，则goto到编号为165的行，检查goto的编号是否已经存在。修改注释后，修改代码，在注释下方的编号18的语句中，把自己的传感器加载下方：

注意这里的165的个数要与波段数一致，这里是48个。
然后编写编号为165的代码行，修改函数名即可（稍后要制作函数文件）

以上是对main函数的所有修改。

2.制作传感器文件（CASI.f）
新建文件，取名为CASI.f，文件名要与编号165语句中的call函数名一致。
为了方便编写，打开一个6S自带的传感器文件，打开全部复制粘贴，然后修改。
CASI的传感器有48个波段，定义sr需要48行。

接下来定义每一个波段的光谱响应。前边已经在MATLAB中利用高斯函数模拟了CASI传感器的光谱响应值。下边是第一个波段的例子：

首先注释行说明了起始波长和终止波长，下边是具体每一个波长上光谱响应值。每一行有1501列，因为6S光谱范围为0.52-4um，间隔为0.0025um，因此有1501个波长。注意要保证起始波长正好对应第一个非0光谱响应值，终止波长对应最后一个非0光谱响应值即可，一定要检查是否为1501个数据。
按照同样的方法完成剩余的47个波段，修改各个波段的上下限：

CASI.f文件制作完毕。
3.修改Makefile
打开Makefile，在最后一长串的字符最后加上CASI.o即可。

4.编译
cd到6S文件夹下，make回车，便已完成。如果编译成功，就可以运行了。
5.运行
cd到6S文件夹，输入sixsV2.1回车，输入各种参数，就可以看到各种反演参数以及大气校正的结果。
输入参数截图，其中201是自己设置的CASI的第二个波段，然后运行得到结果。关于各个参数的设置可以参照6S官网上的用户手册。

运行后会得到关于传感器的介绍以及大气反演的各项参数。

然后6S模型就算是可以放到IDL中进行接下来的操作了。

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