遥感ENVI实验报告Word格式文档下载.docx

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3.3.2植被变化检测……………………………………………………31

3.4成果后期处理与应用……………………………………………32

3.4.1植被变化区域图的背景值处理…………………………………32

3.4.2植被变化区域制图………………………………………………33

实验心得………………………………………………………………………36

前言

一、实验目的

1、掌握ENVI软件的基本操作。

2、掌握卫星影像的预处理的基本流程。

3、通过实习，学会自己去处理一些问题。

4、进一步提高学生分析问题、解决问题的能力，增强实践技能，并培养学生勇于动手、勤于动手、热爱本专业的思想。

5、深刻地理解和巩固基本理论知识, 

掌握基本技能和动手操作能力, 

提高综合观察分析问题的能力

二、实习内容 

1、了解ENVI的基本操作。

2、实现影像图像的几何校正、融合、镶嵌及剪裁。

3、掌握ENVI对影像信息的提取 

4、了解ENVI的一些应用分析

2.3图像配准

获取的2006年的土地利用分类图已经过精确的地理定位，以该景作为基准影像，对环境小卫星数据进行配准，便于后续的变化监测。

2.4大气校正

对于环境小卫星数据，提供光谱响应函数，可用FLAASH大气校正模块中进行大气校正，波谱响应函数下载地址：

2.5、反演模型构建及模型应用

2.6植被变化监测

根据2006年8月和2009年8月的植被覆盖数据，采用波段运算，实现草原植被变化的遥感监测。

三、详细处理过程

本专题的数据存放在“19-草原植被变化遥感监测”文件夹内。

3.1数据预处理

3.1.1安装环境小卫星数据处理补丁

将ENVI_HJ1A1B_Tools.sav补丁放在：

home\ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add目录下。

3.1.2数据读取和定标

主菜单->

File->

OpenExternalFile->

HJ-1A/1BTools，打开环境小卫星数据读取补丁。

在HJ-1A/1BToolsV3.0面板中，选择CCD，点击InputFile输入“\1-环境小卫星数据\HJ1A-CCD2-2-64-20090811-L20000154793\154793”文件夹中的.xml文件，点击OutputPath设置数据的输出路径，勾选“Calibration”“LayerStacking”两个选项，

单击Apply按钮。

3.1.3工程区裁剪

由于整景影像数据范围非常大，本专题工程区只是其中一小部分，在进行大气校正之前，先将浑善达克以及周边区域裁剪出来。

（1）打开上一步生成的文件：

HJ1A-CCD2-2-64-20090811-L20000154793_Calbrated_LayerStacking.img，

（2）主菜单->

SaveFileAs->

ENVIStandard，弹出NewFileBuilder面板；

（3）在NewFileBuilder面板中，单击ImportFile，弹出的CreateNewFileInput

—File面板；

（4）在CreateNewFileInputFile面板中，选中SelectInputFile列表中的裁剪

数据，单击SpatialSubset按钮；

（5）在SelectSpatialSubset面板中，单击Image，弹出SubsetbyImage对话框，

（6）在SubsetbyImage对话框中，按住鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定裁剪区

域，裁剪出包括浑善达克区域的一部分，单击OK；

（7）在SelectSpatialSubset面板中，可以看到裁剪区域信息，单击OK；

（8）在CreateNewFileInputFile对话框中，单击OK；

（9）在NewFileBuilder，单击Choose设置输出文件名20090811-Cal-sub.img及路

径,单击OK。

3.1.4图像配准

下面以土地利用图作为基准影像对环境小卫星图像进行图像配准。

（1）分别打开和显示基准影像“\19-基于环境小卫星的草原植被变化监测\浑善达克

2006年8月土地利用分类图.img”。

Map->

Registration->

SelectGCPs:

ImagetoImage，打开几何校正模块。

（3）选择显示2006年土地利用分类图文件的Display为基准影像（BaseImage），

显示环境星文件的Display为待校正影像（WarpImage），点击OK进入采集地面

控制点。

（4）打开Tools->

Link->

Geograficlink，将两个窗口都选择为on，单击确定，找到

定位的大致区域后，再Tools->

Geograficlink，改为off，关闭链接。

（5）在两个Display中找到相同区域，在Zoom窗口中，点击左小下角第三个按钮，

打开定位十字光标，将十字光标到相同点上，点击GroundControlPoints

selection上的AddPoint按钮，将当前找到的点加入控制点列表。

（6）用同样的方法继续寻找其余的点，当选择控制点的数量达到3时，RMS被自动计

算。

GroundControlPointsSelection上的Predict按钮可用，选择

Options->

AutoPredict，打开自动预测功能。

这时在BaseImage上面定位点，

WarpImage上会自动预测区域。

（7）完成控制点的选择，RMS值小于1个像素，点击GroundControlPoints

Selection上的File->

SaveCoefficientstoASCII，将控制点保存。

（8）在GroundControlPointsSelection上，选择Options->

WarpFile（asImage

Map），选择校正文件（HJ数据文件）。

（9）在校正参数面板中（图专5-7），默认投影参数和像元大小与基准影像一致，30米。

（10）重采样选择NearestNeighor，背景值（Background）为0.

（11）OutputImageExtent：

默认是根据基准图像大小计算，可以做适当的调整。

（12）选择输出路径和文件名，单击Ok按钮。

3.1.5大气校正

环境小卫星提供了波谱响应函数，以文本形式提供，第一列表示波长（nm），后面四列分别表示4个波段对应波长的波谱响应值。

需要制作波谱曲线来描述波谱响应函数，用于大气校正。

制作波谱曲线:

（1）主菜单Window->

StartNewPlotWindow，打开ENVIPlotWindow面板，在

波谱绘制窗口中,选择File->

InputData->

ASCII，导入“681_HJ1ACCD2.txt”

文本文件，如图，自动将第一列作为x轴，后面4列作为y轴，波长单位

选择Nanometers，单击OK。

（2）如图，在绘制窗口生成了4条曲线，选择Edit->

DataParameters，编辑每条线的名称为b1，b2，b3，b4，便于区分。

（3）选择File->

SavePlotAs->

SpectralLibrary，在OutputPlotstoSpectral

Library面板中，单击SelectAllItems，单击OK。

（4）在OutputSpectralLibrary面板中，有输出曲线相关参数设置，按默认，

选择输出路径和文件名，单击OK，将波谱曲线保存为波谱库文件：

环境1A星

CCD2光谱响应.sli。

FLAASH大气校正:

第一步：

数据准备

FLAASH对图像文件有以下几个要求：

（1）数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：

（μW）/（cm2*nm*sr）。

（2）数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM）,这两

个参数都可以通过编辑头文件信息输入（EditHeader）。

（3）数据类型：

支持四种数据类型：

浮点型（floating）、长整型（longinteger）、整型

（integer）和无符号整型（unsignedint）。

数据存储类型：

ENVI标准栅格格式文件，

且是BIP或者BIL。

4）波谱范围：

400－2500nm。

本次用的环境小卫星经过以上处理，已经定标为W*m^（-2）*sr^（-1）*um^（-1）单位、浮点型的辐射率数据，有中心波长信息，下面将BSQ格式转成BIL格式。

选择主菜单BasicTools->

ConvertData（BSQ、BIL、BIP），选择已经经过定标和配准的数据20090811-cal-jz.img，在ConvertFileParameters中，OutputInterleave选择BIL，选择ConvertInPlace：

yes，单击OK。

第二步：

设置参数进行FLAASH大气校正

（1）主菜单Spectral->

FLAASH打开FLAASH大气校正模块；

（2）点击InputRadianceImage，选择BIL格式的环境小卫星数据

20090811-cal-jz.img，在RadianceScaleFactors面板中选择Usesinglescale

factorforallbands，由于定标的辐射量数据与FLAASH的辐射亮度的单位相差

10倍，所以在此Singlescalefactor选择默认：

10，单击OK；

（3）设置输出文件及路径设置

（4）传感器基本信息设置：

成像中心点经纬度、传感器高度、成像区域平均高度、成像

时间设置，这些都可以从数据头文件中读取：

HJ1A-CCD2-2-64-20090811-L20000154793.XML。

（5）大气模型，选择MLS，气溶胶模型，选择Rural，气溶胶反演方法选择None，能见

度设置为40km。

（6）单击MultispectralSetting按钮，在FilterFunctionFile导入之前做好的光

谱响应曲线“环境1A星CCD2光谱响应.sli”，单击OK;

（7）单击AdvancedSettings，在高级设置中，TileSize默认的是Cashsize的大小，

手动改为100Mb，单击OK；

（8）设置好后，在大气校正模块面板中，单击Apply。

（9）大气校正完成后，检查大气校正的结果，分别加载校正前后的图像，将两幅影像进行地理链接，移动到植被区域（植被的波谱曲线比较特殊），在影像上右键，选择ZProfile（Spectrum）打开光谱曲线窗口，显示两幅图像同一位置的光谱曲线图。

3.1.6裁剪浑善达克区

（1）显示大气校正后的图像20090811-cal-jz-FLAASH.img，在image窗口选择

Overlay->

Vectors，打开VectorParameters面板，选择File->

OpenVectorFile，

打开hunshandake.evf；

（2）在AvailableVectorsList面板中选择该矢量文件，点击LoadSelected，选择

显示图像的Display，单击OK，矢量叠加在影像上；

（3）在AvailableVectorsList面板中，选择File->

ExportLayerstoROI，在Select

DataFiletoAssociatewithnewROI面板中，选择20090811-cal-jz-FLAASH.img，单击OK，在ExportEVFLayerstoROI中，选择ConvertallrecordsofanEVFlayertooneROI，单击OK，将矢量转为一个ROI；

（4）在图像窗口，选择Overlay->

RegionofInterest，打开ROI面板，浑善达克ROI

显示在图像上，在ROITool面板中，选择File->

SubsetDataviaROIs，在Select

InputFiletoSubsetviaROI面板中，选择20090811-cal-jz-FLAASH.img，单

击OK；

（5）在SpatialSubsetviaROIParameters面板中选择浑善达克ROI，Maskpixels

outsideofROI选择Yes；

（6）设置输出路径及文件名20090811-yanjiuqu.img，单击OK。

到此，数据预处理工作已经全部完成，下面介绍如何应用ENVI进行植被覆盖度反演和植被变化监测。

3.2植被覆盖度反演

3.2.1计算归一化植被指数

（1）选择主菜单->

Transform->

NDVI，打开NDVI计算模块。

（2）选择裁剪后的数据：

20090811-yanjiuqu.img。

（3）在NDVICalculationParameters面板中进行相应设置，环境星波段参数与TM数

据相似，应用被植被强吸收的红光波段（环境星第3波段）和被植被强反射的近

红外波段（环境星第四波段）计算归一化植被指数。

数据类型默认为浮点型。

（4）选择文件保存名（20090811-yanjiuqu-NDVI）和路径，单击OK执行。

3.2.2计算植被覆盖度

计算植被覆盖度FC采用的是混合像元分解法，将整景影像的地类大致分为水体、植被和建筑，具体的计算公式如下：

FC=[（NDVI-NDVISoil）／（NDVIVeg-NDVISoil）]

（1）

其中，NDVI为归一化植被指数，NDVISoil为完全是裸土或无植被覆盖区域的NDVI值，NDVIVeg则代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI值，即纯植被像元的NDVI值。

取经验值NDVIVeg=0.70和NDVISoil=0.00，且有，当某个像元的NDVI大于0.70时，FC取值为1；

当NDVI小于0.00，FC取值为0。

利用ENVI主菜单->

BasicTools->

BandMath，在公式输入栏中输入：

（b1gt0.7）*1+（b1lt0.）*0+（b1ge0andb1le0.7）*（（b1-0.0）/（0.7-0.0））

b1:

选择NDVI图像

3.3植被变化监测

3.3.1植被覆盖区提取

（1）2009年8月植被覆盖区提取

（b1le0.3）*0+（b1gt0.3）*1

选择HJ1A-CCD2-20090811-cal-sub-flaash-ref-hunshandake-VCI图像，0.3为经验值。

选择文件保存名（2009年8月植被覆盖区）和路径，单击OK执行，得到2009年8月植被盖度区。

（2）2006年8月植被覆盖区提取

获取的2006年8月标准的土地利用分类图，分类代码与地物类型如下表所示，耕地、林地、草地，属于植被覆盖区域。

ENVI主菜单->

（b1ge1andb1le3）*1+（b1lt1）*0+（b1gt3）*0

选择“浑善达克2006年8月土地利用分类图”。

选择文件保存名（200608植被覆盖图.img）和路径，单击OK执行，得到2006年8月植被盖度图。

3.3.2植被变化检测

利用ENVI主菜单->

b1-b2

选择2009年8月的植被覆盖区图像。

b2:

选择2006年8月的植被覆盖区图像;

选择文件保存名（浑善达克植被覆盖变化（2006-2009））和路径，单击OK执行，得到浑善达克2006年至2009年植被盖度变化区域的图像。

3.4成果后期处理与应用

3.4.1植被变化区域图的背景值处理

（1）显示上面得到的2006年-2009年植被变化区域图，主菜单Basic

Tools->

Masking->

Applymask，选择2006-2009-植被变化区.img，单击SelectMask

Band，选择掩膜图像,单击OK;

（2）在ApplyMaskParameters面板，设置MaskValue为5，设置输出路径与文件名，

单击OK；

3.4.2植被变化区域制图

将掩膜背景值后的变化图像2006-2009-植被覆盖变化区-maskback.img打开，在主图像窗口Overlay->

DensitySlice，对-1、0、1值以及背景值分别进行密度分割。

点击Apply查看密度分割的结果。

在DenstySlice面板，选择File->

OutputRangetoClassImage，可以将分割结果输出为ENVI分类格式，

打开Overlay->

Classification面板，选择输出的分类图像，叠加各类显示，制图

实习心得

通过本次实习，掌握了ENVI5.1的基本的操作及其强大的功能。

理论结合实践，通过实习可以很好的将理论应用到实际问题中，加深我们对理论的理解。

统计实习过程中出现的问题，然后与同学相互讨论，可以培养合作能力。

通过此次实习学到了一些关于ENVI软件操作的知识，提高了自学能力和动手能力。

比起外业实习虽然枯燥了些，但是大家学习的都很认真，大家互相帮助，收获知识的同时收获了快乐。