遙感變化檢測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

遙感影像變化檢測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告目錄HYPERLINK1遙感影像變化檢測(cè)概述 3HYPERLINK1.1遙感影像變化檢測(cè)的內(nèi)容 3HYPERLINK1.2影響變化檢測(cè)的因素 3HYPERLINK1.3遙感影像變化檢測(cè)步驟 3HYPERLINK1.4評(píng)判遙感影像檢測(cè)方法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn) 4HYPERLINK2實(shí)驗(yàn)過(guò)程（基于ERDAS軟件） 4HYPERLINK2.1影像數(shù)據(jù) 4HYPERLINK2.2處理步驟 4HYPERLINK2.3ERDAS操作步驟 4HYPERLINK2.3.12003年影像配準(zhǔn) 4HYPERLINK2.3.22005年影像配準(zhǔn) 11HYPERLINK2.3.3相對(duì)大氣校正 12HYPERLINK2.3.4差分檢測(cè) 16HYPERLINK3結(jié)語(yǔ) 171遙感影像變化檢測(cè)概述遙感影像變化檢測(cè)就是對(duì)目標(biāo)或現(xiàn)象在不同時(shí)間觀測(cè)到的狀態(tài)的差異的識(shí)別過(guò)程。常用用于遙感影像變化檢測(cè)的領(lǐng)域有：土地利用/土地覆被變化；森林或植被變化；森林死亡、落葉和災(zāi)害評(píng)價(jià)；森林采伐、再生和選擇性砍伐；濕地變化；森林火災(zāi)以及林火影響區(qū)域檢測(cè)；地表景觀變化；城市變化；環(huán)境變化；如農(nóng)作物檢測(cè)、輪墾檢測(cè)、道路分段、冰川總量平衡和表面變化等。1.1遙感影像變化檢測(cè)的內(nèi)容遙感影像變化檢測(cè)的內(nèi)容為：檢測(cè)并判斷某一研究區(qū)域內(nèi)感興趣的目標(biāo)或現(xiàn)象在所研究的時(shí)間段內(nèi)是否發(fā)生了變化；確定發(fā)生變化區(qū)域的位置；遙感影像變化檢測(cè)結(jié)果精度評(píng)估；分析、鑒別變化類型，確定變化前后地物類型；分析、評(píng)估變化在時(shí)間和空間上的分布模式，對(duì)其變化規(guī)律進(jìn)行描述和解釋；對(duì)未來(lái)的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，為科學(xué)決策提供依據(jù)。1.2影響變化檢測(cè)的因素一般來(lái)說(shuō)，影像遙感影像變化檢測(cè)的因素主要有：多時(shí)相影像間的精確幾何配準(zhǔn)；多時(shí)相影像間的定標(biāo)或規(guī)一化；高質(zhì)量地面真實(shí)數(shù)據(jù)的獲??；研究區(qū)地面景觀和環(huán)境的復(fù)雜度；變化檢測(cè)的方法和算法；分類和變化檢測(cè)的主題（目標(biāo)）；分析人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)；對(duì)研究區(qū)的認(rèn)知和熟悉程度；時(shí)間和成本限制。為此，數(shù)據(jù)選擇時(shí)，盡量選擇同一傳感器、相同輻射和光譜分辨率，并在時(shí)間周期上相同或相近的數(shù)據(jù)，目的是為了能消除外部環(huán)境的影響，如太陽(yáng)高度角、季節(jié)和物侯的差異等。在進(jìn)行變化檢測(cè)前我們應(yīng)進(jìn)行的準(zhǔn)備工作主要有：多時(shí)相影像必須精確配準(zhǔn)；多時(shí)相影像間必須精確輻射定標(biāo)和大氣校正或規(guī)一化；多時(shí)相影像間要有相似的物候狀態(tài)；盡可能選擇相同空間和光譜分辨率影像。1.3遙感影像變化檢測(cè)步驟一般來(lái)說(shuō)，遙感影像變化檢測(cè)主要分為三步：影像預(yù)處理。包括幾何校正，影像配準(zhǔn)（如果要求精度達(dá)到90%以上，則校正（配準(zhǔn)）精度達(dá)到0.2像元以上），輻射校正，大氣校正，地形校正（當(dāng)研究區(qū)位于山區(qū)時(shí)）。選擇合適的變化檢測(cè)方法。精度評(píng)價(jià)。1.4評(píng)判遙感影像檢測(cè)方法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)一種好的變化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)能具有功能：檢測(cè)區(qū)域變化并統(tǒng)計(jì)變化率；給出（高亮或不同顏色標(biāo)注）變化類型的空間分布；以圖示標(biāo)注（或統(tǒng)計(jì)時(shí)間軸）形式給出土地覆類型的變化軌跡；變化檢測(cè)結(jié)果精度評(píng)價(jià)。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程（基于ERDAS軟件）2.1影像數(shù)據(jù)西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)2003年、2005年SPOT5全色波段影像，影像空間分辨率2.5米。2.2處理步驟影像配準(zhǔn)。大氣校正。在ERDAS中，利用MODEL工具，采用“多時(shí)相影像匹配法”進(jìn)行相對(duì)大氣校正。在ERDAS中，利用MODEL工具，求兩影像的差值影像，進(jìn)行變化區(qū)域檢測(cè)。2.3ERDAS操作步驟2.3.12003年影像配準(zhǔn)啟動(dòng)ERDAS打開(kāi)，點(diǎn)擊viewer模塊，選擇“GeospatialLightTable”視圖，打開(kāi)2003年的全色影像。圖2-1選擇打開(kāi)視圖圖2-22003年全色影像影像配準(zhǔn)，點(diǎn)擊2003年全色影像菜單欄中Raster→GeometricCorrection。幾何糾正采用多項(xiàng)式模型。圖2-3啟動(dòng)配準(zhǔn)模塊圖2-4設(shè)置配準(zhǔn)模型設(shè)置多項(xiàng)式配準(zhǔn)屬性，選擇二階多項(xiàng)式，影像配準(zhǔn)至少需要6個(gè)點(diǎn)才能擬合出糾正多項(xiàng)式。圖2-SEQ圖1-\*ARABIC5多項(xiàng)式模型屬性設(shè)置設(shè)置投影系統(tǒng)為WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)：圖2-6設(shè)置投影系統(tǒng)為WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)選擇keyboardonly使用鍵盤輸入?yún)⒖键c(diǎn)：圖2-7參考影像選擇打開(kāi)同名點(diǎn)采集窗口，所選點(diǎn)應(yīng)該盡量均勻分布于整幅影像，至少采集6個(gè)點(diǎn)，可多采集兩個(gè)同名點(diǎn)對(duì)用最小二乘擬合多項(xiàng)式，進(jìn)行點(diǎn)糾正：圖2-8第1點(diǎn)糾正圖2-9第2點(diǎn)糾正圖2-10第3點(diǎn)糾正圖2-11第4點(diǎn)糾正圖2-12第5點(diǎn)糾正圖2-13第6點(diǎn)糾正圖2-14第7點(diǎn)糾正圖2-15第8點(diǎn)糾正將8個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度輸入到XRef.和YRef：圖2-16輸入8個(gè)糾正點(diǎn)的經(jīng)緯度點(diǎn)擊重采樣模塊，給出重采樣影像名稱和路徑，確認(rèn)輸出糾正后的2003年全色影像。圖2-17重采樣（Resample）圖2-182003年犀浦校區(qū)經(jīng)幾何糾正和重采樣后的影像2.3.22005年影像配準(zhǔn)啟動(dòng)ERDAS打開(kāi)，點(diǎn)擊viewer模塊，選擇“GeospatialLightTable“視圖，分別打開(kāi)2003年與2005年的全色影像。影像配準(zhǔn)，點(diǎn)擊2005年全色影像菜單欄中Raster→GeometricCorrection，幾何糾正采用二階多項(xiàng)式模型，并設(shè)置投影系統(tǒng)與糾正后的2003年一致。選擇已有的視圖ExistingViewer作為參考影像，點(diǎn)擊糾正后的2003年影像Viewer，打開(kāi)幾何糾正模塊，采集至少6個(gè)點(diǎn)對(duì)2005年的全色影像進(jìn)行糾正。圖2-19幾何糾正點(diǎn)擊重采樣模塊，輸出糾正后的2005年全色影像：圖2-20糾正后的2005年與2003年全色影像2.3.3相對(duì)大氣校正多時(shí)相影像匹配法中，在不同時(shí)間獲取的多幅遙感影像（最好是同波段）中，以一幅作為基準(zhǔn)影像（baseimage），將其他影像的光譜特征（灰度變化）轉(zhuǎn)換到與基準(zhǔn)影像大致相同的水平。相對(duì)大氣校正的過(guò)程主要有：①選取基準(zhǔn)影像；②選取輻射地面控制點(diǎn)，稱為偽不變特征點(diǎn)（pseudo-invariantfeatures,PIFs）：輻射特性隨時(shí)間變化很?。ㄈ缢w、裸露土壤、寬大的房頂?shù)龋?，在影像區(qū)域與其他地物具有相近的高度，含植被少，相對(duì)平坦區(qū)域。打開(kāi)2003年全色影像及幾何糾正后的2005年的全色影像，點(diǎn)擊Viewer菜單欄中的選取輻射地面控制點(diǎn)。圖2-21選取輻射地面控制點(diǎn)圖2-22道路輻射控制點(diǎn)圖2-23裸土輻射控制點(diǎn)1圖2-24裸土輻射控制點(diǎn)2圖2-25建筑物輻射控制點(diǎn)圖2-26河流輻射控制點(diǎn)輻射控制點(diǎn)選取結(jié)果如表1所示：表SEQ表格\*ARABIC1輻射控制點(diǎn)選取結(jié)果類別年份20032005道路72110裸土6585裸土2112131建筑物156173建筑物2255255河流93114利用上述輻射控制點(diǎn)點(diǎn)，根據(jù)最小二乘原理建立多項(xiàng)式A=[-0.16341.1555]r=0.0291pixel點(diǎn)擊modeler模塊，選擇modelmaker圖2-27modelmaker建立如下模型，然后點(diǎn)擊，執(zhí)行模型。圖2-28相對(duì)大氣校正模型圖2-29相對(duì)大氣校正前后2005對(duì)比影像2.3.4差分檢測(cè)建立差分模型，檢測(cè)2003年與2005區(qū)域地表變化情況。圖2-30變化檢測(cè)差分模型圖2-31變化檢測(cè)差分算法圖2-322003年與2005年差分結(jié)果3結(jié)語(yǔ)對(duì)同一區(qū)域，應(yīng)用多時(shí)相遙感影像變化檢測(cè)是遙感應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本次實(shí)驗(yàn)是對(duì)以前所學(xué)遙感影像分類知識(shí)的鞏固和提升，實(shí)