modis影像提取水体

利用Modis影像提取水体步骤汪丹1.modis影像介绍2.modis影像下载3.mrt安装4.mrt使用5.mrt对影像进行批处理6.利用NDVI提取水体的原理7.影像合成8.影像裁剪9.计算NDVI值10.进行水体提取一、modis影像介绍1.modis是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用modis数据。2.有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。3.MOD09q1：陆地3级标准数据产品，内容为表面反射；空间分辨率250m；白天每日数据。4.3级产品：在1B数据的基础上，对由遥感器成像过程产生的边缘畸变（Bowtie）进行校正，产生3级产品；5、MODIS数据有3个显著特点:1)空间分辨率和光谱分辨率大大提高。从014~1410Lm,MODIS有36个波段,其中2个波段(可见光0162~0167Lm和近红外01841~01876Lm)的空间分辨率为250m;5个可见光、远红外波段空间分辨率为500m;其余29个波段空间分辨率为1km。2)回访周期短,时分辨率较高。Terra和Aqua都是太阳同步极轨卫星,可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新数据。3)MODIS数据的全球免费接收政策,这样的数据接收和使用政策为科学研究提供了廉价并且实用的数据资源。6、.MODIS数据产品分级按数据产品特征划分：主要产品包括校正数据产品、陆地数据产品、海洋数据产品和大气数据产品；若按处理级别划分，又可以分为以下6种：0级产品：也称原始数据；1级产品：指L1A数据，已经被赋予定标参数；2级产品：指L1B级数据，经过定标定位后数据，本系统产品是国际标准的EOS-HDF格式。包含所有波段数据，可能是应用比较广泛的一类数据。；3级产品：在1B数据的基础上，对由遥感器成像过程产生的边缘畸变（Bowtie效应）进行校正，产生L3级产品；4级产品：由参数文件提供的参数，对图像进行几何纠正，辐射校正，使图像的每一点都有精确的地理编码、反射率和辐射率。L4级产品的MODIS图像进行不同时相的匹配时，误差小于1个像元。该级产品是应用级产品不可缺少的基础；5级及以上产品：根据各种应用模型开发L5级产品。利用MODIS的250m空间分辨率的第l和2波段数据进行水体范围提取。二、modis影像下载1.在这个网站上下载影像时间选择dataandtimerange2.行列号为28V6文件名MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdfMOD09A1–产品缩写.A2006001–数据获得时间(A-YYYYDDD).h08v05–分片标示(水平XX，垂直YY).005–数据集版本号.2006012234567–产品生产时间(YYYYDDDHHMMSS).hdf–数据格式(HDF-EOS)三、MRT安装1.做遥感应用或研究经常会用到MODIS数据，而MRT是一种针对MODIS数据的处理工具。它可以帮助用户把MODIS影像(Level-2G，Level-3，andLevel-4landdataproducts)重新投影到更为标准的地图投影，而且可以选择影像中的空间子集（spatialsubsetting）和波段子集（spectralsubsetting）进行投影转换。软件输出格式为rawbinary，GeoTIFF（这两种数据格式为大多数软件所支持）和HDF-EOS，而且可以在多种系统平台上进行运行，包括：SunSolarisworkstations，SGIIRIXworkstations，Linux和MicrosoftWindows。MRT可以通过命令行或在MRT图形用户界面（GUI）上进行运行，核心部分便是对影像的重采样和镶嵌。2.MRT下载；美国NASA网站上提供了MRT的下载()，并且还提供了安装的文档。也可以在网站上下载，但需要先注册，下载下来的文件在10M左右。3.MRT安装；第一步：首先要明确计算机上是否安装有java虚拟机。可以在计算机上搜索：java.exe，如果没有的话可以到java的官方网站上去下载()；第二步：运行MRT安装目录中的安装文件install.bat，会弹出一个DOS窗口，根据提示内容进行安装；四、mrt的使用1、找到mrt使用界面1、mrt参数设置对文件输入输出和波段选择部分参数进行设置（1）OpenInputFile选择你要处理的hdf文件，将要要转投影的所有文件都加载进来（2）SelectedBands选择需要的波段。（3）SpecifyOutputFile输入最终的结果文件名。一定要记得定义后缀，有三种可以选择：.hdr/.hdf/.tif。如输入文件名“T2011241_LAI.tif”，OutputFileType就自动变成GEOTIF。（4）ResamplingType有三种可以选择：Bilinear/NearestNeighbor（最邻近法直接将与某像元位置最邻近的像元值作为该像元的新值。该方法的优点是方法简单，处理速度快，且不会改变原始栅格值，但该种方法最大会产生半个像元大小的位移。适用于表示分类或某种专题的离散数据，如土地利用，植被类型等。）/CubicConvolution原理上最好的重采样方法是CubicConvolution，但是由于实际需要大多使用NearestNeighbor。（5）OutputProjectionType这部分是用来选择重投影的类型，在EditProjectionParameters里面设置参数。参数设置必须谨慎。由于MODIS数据产品多为HDF格式，投影为SINUDOIDAL，该投影不符合我们平常的数据处理模式，因为需要转换成常用的投影。一般来说，对于全国范围以下的区域，我们常使用UTM投影、Datum选择WGS84，UTMZone选择研究区域所在的带，如鄱阳湖重投影参数可以设置为UTMWGS8450N。2、保存此*.prm文件五、mrt对影像进行批处理必须将mrt.bat、*.prm、与要处理的影像放在同一个文件夹下，将代码写好，双击即可运行。六、利用NDVI提取水体的原理1、植被指数：利用卫星不同波段探测数据组合而成的，能反映植物生长状况的指数。植物叶面在可见光红光波段有很强的吸收特性，在近红外波段有很强的反射特性，这是植被遥感监测利用卫星不同波段探测数据组合而成的，能反映植物生长状况的指数。RVI比值植被指数RVI=NIR/R，或两个波段反射率的比值。1）．绿色健康植被覆盖地区的RVI远大于1，而无植被覆盖的地面（裸土、人工建筑、水体、植被枯死或严重虫害）的RVI在1附近。植被的RVI通常大于2；2）．RVI是绿色植物的灵敏指示参数，与LAI、叶干生物量(DM)、叶绿素含量相关性高，可用于检测和估算植物生物量3）．植被覆盖度影响RVI，当植被覆盖度较高时，RVI对植被十分敏感；当植被覆盖度50%时，这种敏感性显著降低；4）．RVI受大气条件影响，大气效应大大降低对植被检测的灵敏度，所以在计算前需要进行大气校正，或用反射率计算RVI。GVI绿度植被指数k-t变换后表示绿度的分量。1）．通过k-t变换使植被与土壤的光谱特性分离。植被生长过程的光谱图形呈所谓的穗帽状，而土壤光谱构成一条土壤亮度线，土壤的含水量、有机质含量、粒度大小、矿物成分、表面粗糙度等特征的光谱变化沿土壤亮度线方向产生。2）．kt变换后得到的第一个分量表示土壤亮度，第二个分量表示绿度，第三个分量随传感器不同而表达不同的含义。如，MSS的第三个分量表示黄度，没有确定的意义；TM的第三个分量表示湿度。3）．第一二分量集中了95%的信息，这两个分量构成的二位图可以很好地反映出植被和土壤光谱特征的差异。4)．GVI是各波段辐射亮度值的加权和，而辐射亮度是大气辐射、太阳辐射、环境辐射的综合结果，所以GVI受外界条件影响大。DVIEVI差值环境植被指数DVI=NIR-R，或两个波段反射率的计算。1)．对土壤背景的变化极为敏感小结：上述几种VI均受土壤背景的影响大。植被非完全覆盖时，土壤背景影响较大植被指数(NDVI)是检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等。NDVI能反映出植物冠层的背景影响，如土壤、潮湿地面、雪、枯叶、粗超度等，且与植被覆盖有关。2、植被、水体、土壤的光谱分析对目标区域三大类地物的光谱进行分析，在2波段和5波段上，植被的亮度值均明显大于水体，陆地的亮度值虽也大于水体，但幅度趋小；在7波段上，陆地的亮度值最大，其次为植被，水体亮度值最小；6波段的亮度值类似于7通道，水体的亮度值最小；在1通道上水体的亮度值大于植被亮度值。在用通道7、2、1合成的假彩色合成图（RGB）上，水体一般呈现蓝色或深蓝色，植被覆盖区呈绿色，陆地（裸地和城镇居民区）呈黄白色。3、MODIS数据的第1波段是红光区,第2波段是近红外区。在波段2波长范围内,植被的反射率明显高于水体的反射率;而在波段1波长范围内,水体的反射率高于植被的反射率。为了增强水陆反差,并减少卫星遥感影像受太阳高度角和传感器视角及大气状况的影响,选用归一化植被指数NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex)来进行处理。NDVI=（CH2-CH1）/（CH2+CH1）式中,CH1为MODIS数据第1波段的地表反射率;CH2为MODIS数据第2波段的地表反射率。4、在NDVI图像中,水体的NDVI值很低,为负值,而植被、土壤的则较高。因此,可以设置恰当的阈值来构建区分水体和植被、土壤的判别条件。提取出水体后,就可以统计水面的像元数,再将像元数乘以每个像元所覆盖的实际面积(像元面积为0.0625km2),即可得到水体面积。而鄱阳湖湖区植被丰富，特别是夏季水草众多，水体的NDVI值会受影响。因此选取阈值时需要根据同时段的tm影像与modis原影像或者有必要时要与谷歌地球影像做对比，来确定提取水体的阈值。七、影像合成1、使用envi的工具layerstacking2、或者使用IDL编写代码对影像进行合成八、影像裁剪1、可以通过在envi里使用掩膜方式2、采用IDL编写代码对其进行批处理九、计算NDVI1、可使用envitransform对影像进行NDVI计算2、影像较多可在idl里编写代码对影像进行批处理十、确定阈值，进行水体提取1、阈值确定之后，在idl编写波段运行公式同NDVI代码类似。exp='(b1lt0.1)*(1)+(b1NE0)*1-1'公式大意为：波段1小于0.1则其值为1，再加上当b1不等于0时其值也为1，最后减去1.也就是波段小于0.1为1，大于0.1的为0.谢谢！！