遙感實(shí)習(xí)報(bào)告

1、遙感技術(shù)及其應(yīng)用課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 專(zhuān) 業(yè)：資源與環(huán)境學(xué)院 地理信息科學(xué) 年 級(jí)：2013級(jí) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 評(píng) 語(yǔ)： 日 期：遙感技術(shù)及其應(yīng)用課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、土地變化檢測(cè)2002年與2006年武漢市城區(qū)變化檢測(cè)1. 城區(qū)目視解譯1.1 圖像校正 圖1-1-1原始2002年武漢市遙感影像 圖1-1-2原始2006年武漢市遙感影像操作流程：(1)在ERDAS IMAGINE中打開(kāi)2002年和2006年的兩幅武漢市城區(qū)遙感影像，如圖；(2)選擇 DataPrepImage Geometic Correction，選擇待校正圖像Input File 為2006年的遙感影像

2、，校正方式 Geometric Model 選擇多項(xiàng)式 Polynomial，并設(shè)置多項(xiàng)式參數(shù)、變換系數(shù)、投影類(lèi)型，其中 Polynomial Order為2，然后依次點(diǎn)擊 Apply，Close，Collect Reference Points From 選擇 Existing Viewer，點(diǎn)擊2002年的遙感影像。利用GCP Tool 選擇至少 12 對(duì)相應(yīng)的控制點(diǎn)，且保證 RMS Error 均在 1 以內(nèi);（3)完成后保存 FileSave Input As，F(xiàn)ileSave Reference As，如圖； 圖1-1-3 2006年圖像上控制點(diǎn)位置 圖1-1-4 2002年圖像上控

3、制點(diǎn)位置圖1-1-5 控制點(diǎn)屬性及分析(3)在Geo Correction Tools 面板中點(diǎn)擊 display resample image dialogA，在 Resample 對(duì)話框中 Resample Method 為三次卷積 Cubic Convolution，并將輸出文件命名為 resample06。在兩個(gè) Viewer 中分別打開(kāi) 2002 年的影像和校正后的 2006年的影像。選擇 ViewLink/Unlink ViewersGeographic，點(diǎn)擊另一圖像進(jìn)行連接,目視檢測(cè)匹配情況。圖1-1-6 2002年影像與校正后2006年影像匹配情況1.2 切割子圖像 選擇 Da

4、taPrepSubset Image，Input 選擇 resample06，Output 命名為 subset06，選擇 AOIAOI File，然后選擇wuhanchengqufanwei.aoi 文件。 圖1-1-7切割后 2002 年武漢市遙感影像 圖1-1-8切割后 2006 年武漢市遙感影像1.3 建立和編輯 VECTOR 圖層以及矢量數(shù)據(jù)的柵格化操作流程：（1） 在2002年遙感影像窗口中選擇 FileNewVector Layer，命名為 whurban02，并設(shè)置為單精度 Single Precission，OK。選擇 ViewArrange Layers 設(shè)置矢量層和影像層

5、的疊放次序及有關(guān)屬性。 圖1-1-9矢量層勾畫(huà)2002年武漢市城區(qū) 圖1-1-10 矢量層勾畫(huà)2002年武漢市城區(qū)(2)選擇VectorClean Vector Layer，輸入whurban02文件，輸出文件命名為 topology02。矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)則用 Vector to Raster 程序。輸入 topology02，輸出命名為raster02，An Item as Pixel Value 欄選擇 TOPOLOGY。對(duì)于 whurban06 也做相應(yīng)處理。1.5 建模進(jìn)行圖像分析操作流程：（1） 選擇 ModelModel Maker，建立相應(yīng)的輸入、算法、輸出模塊。輸入：ra

6、ster02;（2） 算法選擇條件語(yǔ)句 ConditionalEITHER IF，寫(xiě)為：；輸出：urban02。2006年數(shù)據(jù)也做相應(yīng)處理。2. 城區(qū)計(jì)算機(jī)解譯操作流程：（1）打開(kāi)準(zhǔn)備好的圖像 subset02，選擇 FileNewAOI Layer。完成后保存為AOI02。選擇 ClassifierSignature Editor，將選擇好的訓(xùn)練區(qū)逐個(gè)添加到其中。完成后保存為 signature02。2006年數(shù)據(jù)也做相應(yīng)處理;（2）打開(kāi) ClassifierSupervised Classification，選擇輸入文件： Input Raster File: subset02; Inpu

7、t Signature File: signature02，輸出文件命名為 classified02。 圖1-2-1計(jì)算機(jī)分類(lèi)2002城區(qū)范圍 圖1-2-2計(jì)算機(jī)分類(lèi)2006城區(qū)范圍3、城區(qū)變化檢測(cè)3.1目視解譯城區(qū)變化檢測(cè) 選擇 ModelModel Maker，建立相應(yīng)的輸入、算法、輸出模塊。輸入： urban02 和 urban06；算法選擇 ConditionalCONDITIONSAL，寫(xiě)為：；輸出：change。從而得到從 2002 年到 2006 年城區(qū)范圍變化。圖1-3-1 目視解譯 2002-2006 年武漢市城區(qū)范圍變化3.2 計(jì)算機(jī)分類(lèi)城區(qū)變化檢測(cè) 選擇 ModelMod

8、el Maker，建立相應(yīng)的輸入、算法、輸出模塊。輸入：classified02 和classified06；算法選擇 ConditionalCONDITIONSAL，寫(xiě)為：輸出： change2；圖1-3-2計(jì)算機(jī)分類(lèi)2002年至2006年武漢市城區(qū)范圍變化4、統(tǒng)計(jì)分析4.1 選擇 RasterAttribute，打開(kāi)屬性信息表格。選擇窗口中的 EditAdd Area Column，增加各類(lèi)像元面積統(tǒng)計(jì)的列。依據(jù)所制各圖像屬性信息表格，分別統(tǒng)計(jì)出兩種解譯方法各自所得的城區(qū)范圍變化百分比。4.2 分析：(1)對(duì)于由目視解譯所得的結(jié)果而言，從2002年至2006年武漢市城區(qū)變化情況為：城區(qū)范圍

9、保持不變的部分約占 2002 年城區(qū)總面積的 90.21%，城區(qū)擴(kuò)張部分約占 50.13%，城區(qū)縮減部分約占 4.15%。2002 年城區(qū)原范圍基本保持不變，總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)擴(kuò)張趨勢(shì)。(2)對(duì)于由計(jì)算機(jī)分類(lèi)所得的結(jié)果而言，從2002年至2006年武漢市城區(qū)變化情況為：城區(qū)范圍保持不變的部分約占 2002 年城區(qū)總面積的 70.33%，城區(qū)擴(kuò)張部分約占 99.29%，城區(qū)縮減部分約占 23.40%。2002年城區(qū)范圍大部分保持不變，總體呈現(xiàn)極度增長(zhǎng)擴(kuò)張的趨勢(shì)。二、多光譜數(shù)據(jù)地物光譜特征提取與分析1、原始數(shù)據(jù) ETM+原始數(shù)據(jù)為etm20021013wh文件，屬于多光譜數(shù)據(jù)。 圖2-1-1 原始數(shù)據(jù)

10、圖2-1-2 2002年原始圖像2、輻亮度計(jì)算輻亮度指的是沿輻射方向的、單位面積、單位立體角上的輻射通量。度亮度可由DN值轉(zhuǎn)換得到。亮度變換公式為：Lband=LDN(LMAXband-LMINband)/255+LMINband操作流程：(1) 在ENVI中，F(xiàn)ileOpen Image FileETM+文件夾etm20021013wh；(2) Basic ToolsPreprocessingGeneral Purpose UtilitiesApply Gain and Offset；(3) Input選擇etm20021013wh，Output定位并命名ETMfld。圖2-2-1 完成亮度

11、轉(zhuǎn)換3、表觀反射率計(jì)算表觀反射率：指大氣層頂?shù)姆瓷渎?輻射定標(biāo)的結(jié)果之一，大氣層頂表觀反射率，簡(jiǎn)稱表觀反射率，又稱視反射率。表觀反射率計(jì)算，就是將圖像的DN值轉(zhuǎn)化為表觀反射率,方法是先將其轉(zhuǎn)化為輻亮度，再將輻亮度轉(zhuǎn)化為表觀反射率。操作流程：（1） 在ERDAS Imagine 中，InterpreterSpectral EnhancementLandsat7 Reflectance Conversion，Input選擇ENVI（*.hdr）格式，上步所得幅亮度計(jì)算后文件ETMfld，Output命名為img格式的envibgfsl；（2）選擇Conversion，輸入數(shù)據(jù)（Solar Elev

12、ation：46.6217594，Solar Distance:1）（3） 在Solar Distance框中填入1,最后確定存儲(chǔ)路徑和名稱，單擊OK完成計(jì)算；（4） 打開(kāi)步驟（3）中得到的表觀反射率文件，此時(shí)該文件還沒(méi)有波長(zhǎng)信息。在Available Bands List選中該文件，右鍵單擊，選擇Edit Header，在彈出的Header Info對(duì)話框中單擊Input Header Info，單擊Other Files，選擇有波長(zhǎng)信息的文件如etm20021013wh文件，然后在窗口的Data Type 中選擇被加入頭信息的文件的類(lèi)型；（5）完成后保存文件：FileSave File A

13、sENVI Standard。命名為bgfslENVI。 圖2-3-1文件存儲(chǔ)以及命名4、真實(shí)反射率計(jì)算真實(shí)反射率：在原始數(shù)據(jù)上，經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)后，根據(jù)一定的模型，通過(guò)大氣校正得到的反射率。操作流程：（1）先把BSQ格式的輻亮度圖像轉(zhuǎn)換為BIL（或BIP）格式。在ENVI中，Basic ToolsConvert Data（BSQ,BIL,BIP），Input選擇之前得到的輻亮度圖像ETMfld，Output格式選擇BIL，并命名為BILfld；（2）使用FLAASH模塊進(jìn)行大氣校正。SpectralFLAASH（或Basic ToolsPreprocessingCalibration Utili

14、tiesFLAASH）；Input Radiance Image選擇上一步轉(zhuǎn)換好的BILfld文件，并選擇Single scale factor選項(xiàng)，填寫(xiě)數(shù)值為10；Output Reflectance File定位并命名為dbfsl（即“地表輻射率”以與表觀輻射率區(qū)分）；Output Directory for FLAASH Files指定存儲(chǔ)文件夾路徑；Rootname for FLAASH Files填寫(xiě)根名為frn_；（3）設(shè)置相應(yīng)信息如圖所示，Apply運(yùn)行。圖2-4-1 BSQ格式的輻亮度圖像轉(zhuǎn)換為BIL格式圖2-4-2 設(shè)置相應(yīng)信息如上圖三、高光譜數(shù)據(jù)地物光譜特征及其參數(shù)提取與分

15、析1、EO-1高光譜真實(shí)數(shù)據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)：“whyujiashangb”文件為ENVI格式圖像數(shù)據(jù)。 圖3-1-1 真實(shí)數(shù)據(jù)信息 圖3-1-2 whyujiashangb原始圖像2、EO-1高光譜真實(shí)反射率計(jì)算及提取分析2.1 EO-1高光譜真實(shí)反射率計(jì)算由于遙感衛(wèi)星是在高空甚至是太空中，因此電磁波受到大量因素的影響，其中大氣的影響最為嚴(yán)重，因此要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。操作流程：（1） 將原始數(shù)據(jù)whujiashangb 的BSQ格式轉(zhuǎn)換為BIL格式；（2） 在FAALSH中進(jìn)行輻射校正（Basic ToolsPreprocessingCalibration UtilitiesFLAASH），打開(kāi)待校正

16、圖像文件后，彈出 radiance scale factors窗口，從 ASCII 文件中讀取定標(biāo)尺度轉(zhuǎn)換因子;（3）設(shè)置相應(yīng)信息如圖所示，Apply運(yùn)行。圖3-2-1 設(shè)置相應(yīng)信息如上圖圖3-2-2 填入相應(yīng)數(shù)據(jù)2.2地物光譜特征提取操作流程：(1)在ENVI中打開(kāi)“表觀反射率”和“真實(shí)反射率”文件，右鍵單擊圖中任意位置選擇“z profile spectrum”,打開(kāi)地物波譜曲線圖；(2)單擊圖像菜單上的tools-link-Geographic link 在下圖中選擇“on”，單擊ok將兩幅圖關(guān)聯(lián)；（3）按照要求，在圖像上點(diǎn)擊適當(dāng)點(diǎn)，將光譜曲線保存為.jpg格式。圖3-2-3 光譜曲線圖

17、2.3地物光譜特征分析 人工用地表觀反射率光譜平均反射率為0.0024，波峰在1.6m處，曲線的走勢(shì)為先上 升后下降；人工用地真實(shí)反射率光譜平均反射率為2500，波峰在1.6m處，曲線的走勢(shì)為先上升后下降。表觀反射率光譜與真實(shí)反射率光譜的主要差異在波長(zhǎng)0.5m至0.9m處，表觀反射率光譜曲線相對(duì)真實(shí)反射率光譜曲線反射率較低，產(chǎn)生差異的原因是由于大氣的吸收、散射。3、EO-1高光譜OSAVI指數(shù)、紅邊導(dǎo)數(shù)計(jì)算及分析3.1 高光譜OSAVI指數(shù)的計(jì)算 光譜指數(shù)(OSAVI指數(shù))，是指某些特定波段的反射率的組合。計(jì)算處理方法。利用公式OSAVI=1.16(R800-R670)/(R800+R670+

18、0.16)。操作流程：(1)打開(kāi) Basic tools-Band math 窗口，輸入公式。Add to list，在窗口上部選中該公式，點(diǎn)擊 OK，在彈出的窗口中，選中 B1，再在其下的反射率文件中選擇點(diǎn)擊與 R800 波長(zhǎng)相近的波段，再選中 B2，同樣選擇相近波段。(2)選擇保存 OSAVI 的輸出文件，OK。3.2 紅邊導(dǎo)數(shù)計(jì)算 紅邊導(dǎo)數(shù)，即通過(guò)計(jì)算不同階數(shù)的光譜微分值來(lái)確定光譜拐點(diǎn)及最大最小反射率的波長(zhǎng)位置。計(jì)算處理方法，利用Slopered_edge=(r2-r1)/(2-1)，其中r2、r1為相應(yīng)波長(zhǎng)處的反射率。公式的計(jì)算過(guò)程同求光譜指數(shù)。 圖3-3-1 求光譜指數(shù)操作 圖3-3-2 求紅邊導(dǎo)數(shù)操作4、 實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題1、 圖像的幾何校正中，利用