遥感图像处理

目录实验一：利用高分辨率图像提取城市绿地信息....................1一、实验背景......................................................................1二、实验工具......................................................................1三、实验流程......................................................................1四、实验内容......................................................................24.1数据预处理...............................................................24.1.1图像融合..........................................................24.1.2图像正射纠正...................................................34.1.3大气校正..........................................................74.2面向对象绿地信息提取...........................................84.3矢量后处理.............................................................14实验二：基于环境小卫星的草原荒漠化监测......................16一、实验背景....................................................................16二、实验工具....................................................................16三、实验流程....................................................................16四、实验内容....................................................................174.1数据预处理.............................................................174.1.1数据读取和定标.............................................184.1.2工程区裁剪....................................................194.1.3图像配准........................................................204.1.4大气校正........................................................224.1.5裁剪浑善达克地区.........................................264.2植被覆盖度反演.....................................................274.2.1归一化植被指数.............................................274.2.2植被覆盖度计算.............................................274.3植被变化监测.........................................................284.3.1两图像植被覆盖区域提取.............................284.3.2变化区域计算.................................................294.4成果后处理及应用.................................................294.4.1植被变化区域图的背景值处理.....................294.4.2植被变化区域制图.........................................301实验一：利用高分辨率图像提取城市绿地信息一、实验背景城市绿地在改善城市生态环境和人居环境起着积极的作用，城市绿地含量逐渐成为衡量城市生活质量的一个重要指标。此外，城市绿地的空间分布格局与其生态效应有着密切的关系。因此，必须客观、准确地掌握城市绿地信息。目前，随着航天遥感技术的发展，高分辨率遥感图像在国内已经得到广泛的应用。而这些高分辨率图像的出现，也给城市绿地信息提取提供了更为有效而便捷的手段。二、实验工具1、ENVI主模块2、大气校正扩展模块中的快速大气校正工具（QUAC）3、ENVIEX扩展模块中的FeatureExtraction工具三、实验流程2流程说明：（1）图像获取：WorldView-2图像数据选择带RPC文件的LV2A级数据，其中多光谱数据是由8个波段组成，也可以是包含红色、近红外等4个波段组成的产品；成像时间为6~9月份，这期间植被长势最好。（2）图像融合：根据WorldView-2卫星的特点，先做全色和多光谱图像的融合，再利用全色图像的RPC文件对融合图像进行正射纠正，得到的融合图像正射纠正结果与全色图像正射纠正结果在相同条件下的精度是一致的。这样的顺序能减少流程而提高效率，并且进行全色和多光谱的图像融合时，能保证他们之间精确的空间配准。（3）正射纠正：基于控制点+RPC+DEM完成正射纠正过程，控制点从参考影像中选择，也可以使用野外测量获取的控制点。（4）大气校正：使用快速大气校正工具（QUAC）去除部分大气的影响，在进行面向对象绿地信息提取环节中，提高计算对象的NDVI、光谱属性值的精度，。（5）面向对象绿地信息提取：选择一部分区域作为实验区，获取分类规则，包括对象分割和合并阈值、对象提取规则，然后将实验区的分类规则应用到整个图像中。（6）矢量后处理：整个过程是在ArcGIS@Desktop的ArcMAP中完成，包括矢量结果检查与编辑、矢量数据拼接与裁剪、属性赋值。四、实验内容4.1数据预处理4.1.1图像融合选择ENVI的PanSharpening融合方法，本专题中选择在ENVIEX中完成这个过程，具体操作如下：(1)启动ENVIEX，在ENVIEX中打开WorldView-2多光谱和全色图像（选择.TIL后缀名的文件打开）。(2)在Toolbox中，双击PanSharpening工具。在第一个弹出对话框中单击选择多光谱图像文件，单击OK按钮。(3)在弹出的对话框中选择全色图像文件，单击OK按钮，进入3PanSharpening参数面板（图1）。(图1)（4）自动识别传感器类型（Sensor）:WorldView-2；选择输出路径及文件名，其他参数选择默认，单击OK执行PanSharpening融合。4.1.2图像正射纠正在正射纠正之前，需要确定控制点以及输出正射纠正图像的坐标系，本专题中都采用北京54坐标系，首先在ENVI中定义北京54坐标系。手动添加北京54坐标系的椭球体和基准面：打开安装目录下HOME\ITT\IDL7x\products\envi4x\map_proj\ellipse.txt文件，将“Krasovsky，6378245.0，6356863.0”添加到末端；打开安装目录HOME\ITT\IDL7x\products\envi4x\map_proj\datum.txt文件，将“D_BEIJING_1954,Krasovsky,0,0,0”添加到末端。启动ENVI软件，选择主菜单→Map→CustomizeMapProjection（如图2）（1）投影坐标系名称（ProjectionName）：BJ-546Degree123E。（2）选择投影类型（ProjectionType）：TransverseMercator。（3）选择基准面类型（ProjectionDatum）：选择D_BEIJING_1954。（4）东偏距离（Falseeastion）：500000。（5）Falsenorthing：0（6）中央纬线（Latitude）：04（7）中央经线（Longitude）：123（8）中央经线长度比（Scalefactor）：0.9996。选择Projection→AddNewProjection,将投影添加到ENVI所用的投影列表中。选择File→SaveProjections，存储自定义的投影坐标，一个自定义投影坐标完成。（图2）说明：①为了更好的与ArcGIS系列产品兼容，从ENVI4.7开始，所有产品包括ENVI、ENVI+IDL、ENVIZoom和ENVIEX，全部采用ArcGIS投影转换引擎（ENVI4.7之前的版本用的是GCTP——常规制图转换包），对我们来说，ENVI菜单中所有的投影操作不变，同时还直接支持ArcGIS中的投影类型。但是自定义北京54及西安80坐标系有一些改变，即定义两个坐标系的基准面（datum）时候使用统一的名称：D_BEIJING_1954和D_Xian_1980。②这里采用的北京54坐标系是等角投影坐标系，对统计绿地面积会产生一定的系统误差。下面开始利用控制点正射纠正图像。(1)打开第一步中的融合结果图像，在Display窗口中RGB:532真彩色显示。5(2)在ENVI主菜单中，选择Map→Orthorectification→WorldView→OrthorectifyWorldViewwithGroundControl，在文件对话框中选择WV-2_pansharpening融合结果，单击OK，打开GroundControlPointsSelection面板。(3)在GroundControlPointsSelection面板中，单击ChangeProj…按钮。(4)在打开的ProjectionSelection面板中，选择前面定义好的坐标系：BJ-546Degree123E。单击OK回到GroundControlPointsSelection面板中。开始选择地面控制点，下面使用两种选择控制点的方法。（1）手动输入控制点信息：a)在校正图像Display中移动方框位置，寻找明显的地物特征点作为输入GCP。b)在Zoom窗口中，移动定位十字光标（利用键盘↓↑←→微调），将十字光标定位到地物特征点上。c)在GroundControlPointsSelection面板上，将这个点坐标x（E）、y（N）、高程（Elev）值键盘输入，单击AddPoint按钮添加控制点。（2）从参考图像上选择控制点（从参考图像上获得坐标x（E）、y（N）、高程（Elev）值）：a)打开参考图像文件gcpimage.img和DEM数据Aster-dem.tif，在波段列表中打开参考图像EditHeader，选择EditAttributes→AssociateDEMFile，将参考图像文件和DEM数据进行绑定，这样就可以在参考图像上获取x、y和相同位置的高程（Elev）值。在Display中显示参考图像文件。b)在显示校正图像WV-2_pansharpening.img的Display窗口中，单击右键选择GeographicLink，将显示校正图像和参考图像的Display进行地理链接。c)在校正图像Display中找到明显地物特