基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告

1基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告姓名班级学号指导教师2一实验背景..........................................................................................3二实验目的..........................................................................................3三实验准备..........................................................................................3四实验流程..........................................................................................31数据预处理..................................................................................3(1)数据读取。...................................3(2)工程区裁剪...................................4(3)图像配准.....................................5(4)大气校正.....................................6(5)裁剪浑善达克区..............................102植被覆盖度反演模型建立........................................................11(1)计算归一化植被指数...........................11(2)计算植被覆盖度...............................113植被变化监测............................................................................12(1)植被覆盖度提取...............................12(2)植被变化检测.................................134.后期处理....................................................................................14(1)植被变化区域图的背景值处理。.................14(2)植被变化区域制图.............................15五实验总结........................................................................................163一．实验背景浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部，是亚洲草原荒漠化东部边缘地区的重要组成部分。该地区退化土地多为沙地，植被稀少，特别是春季地表回暖解冻，地表裸露，多细沙土，近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。二．实验目的利用环境小卫星CCD图像，对该区域植被覆盖度的定量反演，植被覆盖的变化检测，可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。三．实验准备工具：ENVI5.0，环境小卫星的读取补丁。数据：浑善达克地区环境小卫星CCD数据，带精确坐标的2006年该地区土地利用分类图，环境小卫星数据波谱响应函数。实验开始前，将环境小卫星的读取补丁安装在ENVI安装路径下的：“ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add”。四．实验流程1.数据预处理(1).数据读取。选择主菜单FileOpenExternalFileHJ-1A/1BTools，在弹出的窗口中，选择CCD，点击“InputFiles”，选择要加载的数据，点确定，点击Apply。4(2).工程区裁剪.选择主菜单BasicToolsRegionofInterestROITools,在弹出的窗口中选择FileSubsetdataviaROIs,在弹出的窗口中选择要裁剪的数据；.单击SpatialSubset按钮，选择Image，弹出Subsetbyimage对话框。在该对话框中，按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部分图，单击OK；.选择裁剪影像的保存路径及名称，单击OK；.选择主菜单FileSaveFileAsENVIStandard，将刚才裁剪好的影像保存为ENVI标准的格式。图1加载数据图2影像数据加载完成5(3)图像配准.加载已有坐标的地图“浑善达克2006年8月土地利用分类图”,使其作为基准图，右击该图，选择使其在新窗口显示；.选择主菜单MapRegistrationSelectGCPs:ImagetoImage,在弹出的窗口中，BaseImage选择土地利用分类图，WarpImage选择影像地图，单击OK，弹出GroundControlPointsSelection窗口；.添加控制点。在zoom窗口中，点击左下角的第三个按钮，打开击AddPoint,将其添加至控制点列表，这样满幅均匀选取一些点，并查看其残差，若残差小于1个像素，点击FilesaveCoefficienttoASCII,保存控制点。同样，这一步也可以用以下操作代替：点击FilerestoreGCPsfromASCII,导入控制点坐标；图3影像裁剪6.在GroundControlPiontsSelection窗口中，选择OptionsWarpFile(asimageMap)，选择校正文件。在校正参数面板中，设置如图6，选择输出路径与文件名，单击OK。(4).大气校正图4添加控制点图5选择配准图与基图图6设置校正参数7.制作波谱曲线。1)选择主菜单WindowStartNewPlotWindow,打开ENVIPlotWindow面板，在波普绘制窗口中，选择导入“681_HJ1ACCD2.txt”文本文件，单击OK；2)在弹出的InputASCIIFile中，自动将第一列作为X轴，后四列作为Y轴，波长选择Nanometers，单击OK；3)在绘制窗口出现了四条不同颜色的曲线，选择EditDataParameters,编辑每条线的名字为b1,b2,b3,b4,便于区分；4)选择FileSavePlotAsSpectralLibrary，在OutputPlotstoSpectralLibrary面板中，单击SelectAllItems，单击OK。5)在OutputSpectralLibrary面板中，输出曲线相关参数设置如图10，选择保存曲线为波普库文件：HJ_1A_CCD2光谱响应.sli图7波普曲线及编辑波普曲线名称8.FLAASH大气校正数据准备。选择主菜单BasicToolsConvertData，选择已经过定标和配准的数据，在ConvertFileParameters中，转换后的格式选择“BIL”，单击OK。设置参数进行FLAASH大气校正：1)主菜单SpectralFLAASH,打开FLAASH大气校正模块;2)点击InputRadinceImage，选择转换过格式的数据，在RadianceScaleFactor窗口中选择Usesinglescalefactoforallbands，在singlescalefacto处填写10，点击OK；3)设置输出文件及路径设置，气模型设置，文件名路径及参数设置如图10；图8选择要输出的波谱曲线图9设置参数94)单击MultispectralSetting按钮，在FilterFunctionFile面板中导入之前做好的波普响应曲线，单击OK；5)单击高级设置，设置TileSize为100MB，然后在大气校正模块中，单击Apply；6)大气校正完成后，对比校正前后图像中植被光谱曲线，得到校正前图像，校正后图像。图10FLASSH参数设置图11校正前图12校正后10(5).裁剪浑善达克区在image窗口选择OverlayVectors,在打开的面板中添加hunshandake.evf文件。.在AvailableVectorslist面板中选择矢量文件，将其叠加在影像上；③.在AvailableVectorslist面板中，选择FileExportLayerstoROI，在SelectDataFiletoAssociatewithnewROI面板中,选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。在ExportLayerstoROI中，选择ConvertallrecordsofanEVFlayertooneROI,单击OK，将矢量转化为一个ROI；④.在图像窗口中，选择OverlayRegionofInterest,打开ROI面板，选择FileSubsetDataviaROIs,在该面板中选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。⑤.在SpecialSubsetviaROIParameters中选择浑善达克地区的ROI，MaskPixelsoutsideofROI选择YES，设置输出路径及文件名，单击OK。图13叠加矢量边界图14裁剪结果图112.植被覆盖度反演模型建立(1).计算归一化植被指数①.选择主菜单TransformNDVI，打开NDVI模块，选择上一步裁剪得到的结果图；②.在弹出的参数设置窗体中进行如下图设置，(2).计算植被覆盖度①.利用ENVI主菜单基本工具中的波段运算工具，输入公式：(b1gt0.7)*1+(b1lt0.)*0+(b1ge0andb1le0.7)*((b1-0.0)/(0.7-0.0))。图15参数设置图16BandMath12②.在弹出的新窗口中，选择b1为NDVI图像，设置输出文件路径，点击OK。3.植被变化监测(1).植被覆盖度提取①.2009年8月植被覆盖区提取。利用ENVI主菜单中BasicTool-Bandmath，输入公式：(b1le0.3)*0+(b1gt0.3)*1，设置b1为上一步的结果图，设置输出路径点击OK。②.2006年8月植被覆盖区提取。利用ENVI主菜单中BasicTool-Bandmath，输入公式：(b1ge1andb1le3)*1+(b1lt1)*0+(b1gt3)*0，b1选择“浑善达克2006年8月土地利用分类图.img”，设置输出文件路径，单击OK。图17植被覆盖度结果图13(2).植被变化检测利用ENVI主菜单中BasicTool-Bandmath，输入公式：b1-b2b1:选择2009_8_植被覆盖度区.imgb2:2006_8_植被覆盖度区.img选择文件保存名“浑善达克植被覆盖变化2006-2009.img”和路径，单击OK。得到浑善达克2006年到2009年植被覆盖变化的区域图像。图182009年植被覆盖区图192006年植被覆盖区图202006年至2009年植被变化图144.后期处理(1).植被变化区域图的背景值处理。选择主菜单BasicToolMaskingApplymask,选择2006_2009_植被变化.img,单击SelectMaskBand，选择掩膜图像，单击OK。在ApplyMaskParameters面板，设置掩膜值为5，设置输出路径与文件名，单击OK。图21掩模图22设置掩模后的结果图15(2).植被变化区域制图①.对上一步得到的结果图像进行密度切分。选择Image菜单栏OverlayDensitySlice,在弹出的窗口中选择上一步