根據(jù)環(huán)境小衛(wèi)星的草原荒漠化監(jiān)測實驗報告

1、基于環(huán)境小衛(wèi)星的草原荒漠化監(jiān)測實驗報告實驗背景 實驗?zāi)康?實驗準(zhǔn)備四 實驗流程1 數(shù)據(jù)預(yù)處理(1)數(shù)據(jù)讀取。(2)工程區(qū)裁剪(3)圖像配準(zhǔn)(4)大氣校正(5)裁剪渾善達克區(qū)1.1.2 植被覆蓋度反演模型建立1.2.(1) 計算歸一化植被指數(shù).1.2.(2) 計算植被覆蓋度1.2.3 植被變化監(jiān)測1.3.(1) 植被覆蓋度提取1.3.(2) 植被變化檢測1.4.4. 后期處理.1.4.(1) 植被變化區(qū)域圖的背景值處理。1.41.5.16(2) 植被變化區(qū)域制圖五 實驗總結(jié)實驗背景渾善達克地區(qū)位于內(nèi)蒙古草原錫林郭勒高原中部， 是亞洲草原荒 漠化東部邊緣地區(qū)的重要組成部分。 該地區(qū)退化土地多為沙地

2、， 植被 稀少，特別是春季地表回暖解凍，地表裸露，多細(xì)沙土，近年來頻頻 發(fā)生在京津地區(qū)的沙塵暴與該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化相關(guān)。 據(jù)統(tǒng)計， 京津 地區(qū)沙塵暴 70% 的沙源來自于這個區(qū)域。二實驗?zāi)康睦铆h(huán)境小衛(wèi)星 CCD 圖像，對該區(qū)域植被覆蓋度的定量反演， 植被覆蓋的變化檢測，可以實現(xiàn)草原植被的高頻率、大范圍、高實時 的變化監(jiān)測。三實驗準(zhǔn)備工具： ENVI5.0 ，環(huán)境小衛(wèi)星的讀取補丁。數(shù)據(jù)：渾善達克地區(qū)環(huán)境小衛(wèi)星 CCD 數(shù)據(jù)，帶精確坐標(biāo)的 2006年該地區(qū)土地利用分類圖，環(huán)境小衛(wèi)星數(shù)據(jù)波譜響應(yīng)函數(shù)。實驗開始前，將環(huán)境小衛(wèi)星的讀取補丁安裝在 ENVI 安裝路徑下 的：“ ITTIDLIDL80pr

3、oductsenvi48save_add ”。四實驗流程1. 數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)(1).數(shù)據(jù)讀取。選擇主菜單 File>Open External File>HJ-1A/1B Tools,在彈出的窗口中，選擇CCD，點擊“Input Files ”，選擇要加載的數(shù)據(jù),點確定，點擊Apply。9 " Kiiand J.GzBand 2.H:Bahd 1):riJT.-.- 口*1巴 O.t-z-.- LmBnc-= 亠匚口1, JiHr 二 D“Fi電 H時piKiz toolkit is zpeci fically desi 更ei to worl with U-IA aik

4、l MJ-IB Ltvei 2 HD?5 or GmTJTF filesIlbT11L #uLuL i ft EH7I kL«ih<j d £vj<ii<t LilvRtional prQGssine hcic* varv *v ictput ForeatTypt=. CtclCCD QlKSInput FilisTwc-L yi WnoUar i vsVDii cam trit cE HT/1D at i也一亙于玉OuLpuL ratlLC： Users；Vweiyi 5DCTinentEEiJVTExerci seTeipVriCtlilrationr

5、l View MetaDati Tool 巨I圧biftgKprlsf Cancel 11>1： <cr<i(HQl.O156. - r圖2影像數(shù)據(jù)加載完成(2).工程區(qū)裁剪C& *1 £口QE.” -.選擇主菜單 Basic Tools>Region of Interest>ROI Tools,在彈出的窗口中選擇File>Subset data via ROIs, 在彈出的窗口中選擇要裁剪的數(shù)據(jù);.單擊 Spatial Subset 按鈕，選擇 Image，彈出 Subset by image對話框。在該對話框中，按鼠標(biāo)左鍵拖動圖像中的紅

6、色矩形框確定裁剪區(qū)域，裁剪出包括渾善達克區(qū)域的部分圖，單擊0K ；.選擇裁剪影像的保存路徑及名稱，單擊 0K ；，將剛才裁剪好的選擇主菜單 File>Save File As>ENVI Standard影像保存為ENVI標(biāo)準(zhǔn)的格式。匚=1*3益圧 =1Suhvl bysbR«iie DdU InpUT File鬲xlu zt Hpin FlI-: I點mdtiflnH" r“iii«aEYErjrt"2i' sdflcc spatial SubsTi L卻I-74 吋 rtilt HJ ft-cnC-£-rtCpa I -：

7、£DI»D I *Cini iwar K 140陽仙3Th IMFjjELin*T7b J 403?Fnll g :(lyteaFiqhi-T Wi *hytx1鈕kcOE. UEinffn.jj hl* Il BDI/TVP ' I .-腫:血丄斗:S0-C3-Ji4d * HJ5 =*= i口R iti二.43 0 20L6影 像 裁 剪DK CuicFAV I 心U.匚i*(3)圖像配準(zhǔn) .加載已有坐標(biāo)的地圖“渾善達克2006年8月土地利用分類圖”使其作為基準(zhǔn)圖，右擊該圖，選擇使其在新窗口顯示;GCP s:Image to.選擇主菜單 Map>Regis

8、tration>SelectImage,在彈出的窗口中，Base Image 選擇土地利用分類圖， Warp Image選擇影像地圖，單擊 OK，彈出 Ground Control Points Selection窗口;.添加控制點。在zoom窗口中，點擊左下角的第三個按鈕，打開擊Add Point,將其添加至控制點列表，這樣滿幅均勻選取一些點,并查看其殘差，若殘差小于1個像素，點擊File>save Coefficient toASCII,保存控制點。同樣，這一步也可以用以下操作代替：點擊File>restore GCPs from ASCII,導(dǎo)入控制點坐標(biāo);-i 41L

9、6 OD='41 5liuII 0 0243.-門a- _l ,I亠'氏G ：4. '- j > y -Atd Pdinl WufitEt of ?Eitctrd PsdnlE ID 弧w T,irt 郵 Xrr* n 3lin?4| PJitt MGround Cofiiniol P詢nsSfl,” -二i'r* ( i-1 - Hl匕g PF;?左氐缶圖4添加控制點.在 Ground Control Pionts SelectionWarp File(as image Ma p)，選擇校正文件Select displays ccntaining ima

10、ges：Inug電5«I»4t«d lt«m：Display #2Sal4otad Itan' Display #10K1 Cui?«l圖5選擇配準(zhǔn)圖與基圖窗口中，選擇 Options>在校正參數(shù)面板中，設(shè)置如圖6，選擇輸出路徑與文件名，單擊 OK。Reqisrration ParametersXHitKod folynoBifc! 7 D4jr« 1fro J : lot- lone so Nortli 4T#GS-&4Rjesampling JJEftiest HeiEKtor£45453.2127

11、 gChan舉 Frcj.X ?ixsl Si Et 3D. QOOKOOD KeUrsDckgTQiLnd °Output K«su1e to(l*ffloryY riiL 3i E*30.aOOQOOOOnetersC ； UMriyi D crun «riti £NVI£x 4r ci»T irrOutput X Si»i03nriOutput T Sizt 91芒Tpix41xUutput Pro;ectian and M些 Extent 廠 Left Corner CPfiinatapttoiuCE I11 Can

12、cel圖6設(shè)置校正參數(shù)(4).大氣校正制作波譜曲線。1)選擇主菜單 Window>Start New Plot Window,打開 ENVI選擇導(dǎo)入X軸，后四Plot Win dow 面板，在波普繪制窗口中，“681_HJ1ACCD2.txt ”文本文件，單擊 OK ；2)在彈出的Input ASCII File中，自動將第一列作為列作為丫軸，波長選擇Nano meters，單擊OK ；3)在繪制窗口出現(xiàn)了四條不同顏色的曲線，選擇Edit>DataParameters,編輯每條線的名字為b1,b2,b3,b4,便于區(qū)分;Q Data Paarn己憶巧file Edit Oction

13、s Pict Functic-n Help.15famt t4Color Lina StyLie 5olidVThick I NiUrt 0#5押$迂耳 LE 令' cin4qo，廠mApply 曲淘圖7波普曲線及編輯波普曲線名稱4)選擇 File>Save Plot As>S pectral Library ，在 Out put P lotsto Spectral Library 面板中，單擊 Select All Items ，單擊 OK。5）在Out put Sp ectral Library面板中，輸出曲線相關(guān)參數(shù)設(shè)置如圖10 ,選擇保存曲線為波普庫文件：HJ_1A

14、_CCD2光譜響應(yīng).sliCutoLit Spectral Library3X 1時£ litU VivrY 収“ Title tiiucSelect Plots to Output s 6 6 £LanisJLandsInpTil- to (JutfTit PatA SeilingHumber af items ssl&ct*：電Outputta 通 齊I. O|ff-nb3>Ee-Lect All It ensCl ear All ItemsClyiror；wi-jitsM¥VT3i»trcOKCuicel圖8選擇要輸出的波譜曲線圖9設(shè)

15、置參數(shù).FLAASH大氣校正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。選擇主菜單 Basic Tools>Co nvert Data，選擇已經(jīng)過定標(biāo)和配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，在 Convert File Parameters中，轉(zhuǎn)換后的格式選擇“ BIL”，單擊OK。設(shè)置參數(shù)進行FLAASH大氣校正:1）主菜單Spectral>FLAASH,打開FLAASH大氣校正模塊；2）點擊Inp ut Radi nee Image，選擇轉(zhuǎn)換過格式的數(shù)據(jù)，在Radianee Scale Factor 窗口中選擇 Use single scale facto for all bands，在 single scale facto 處填寫 1

16、0，點擊 OK ；3）設(shè)置輸出文件及路徑設(shè)置，氣模型設(shè)置，文件名路徑及參數(shù)設(shè)置如圖10 ；圖10 FLASSH參數(shù)設(shè)置4）單擊 Multispectral Setting按鈕，在 Filter Function File面板中導(dǎo)入之前做好的波普響應(yīng)曲線，單擊 OK;5）單擊高級設(shè)置，設(shè)置Tile Size為100MB，然后在大氣校正模塊中，單擊Apply ；6）大氣校正完成后，對比校正前后圖像中植被光譜曲線，得到校正前圖像，校正后圖像。FiIf EditPtDtRinrtirn Help-'-r -(一 - 00 5 斗 30,50.6OJVVqvdeigtri0.3rip 三二 if

17、 OptiorPl ojFunrtio 門H pip1Spc匚trol Pro+ilcIII>>殆QU ?1a1”aa01n-' 八200r-/ -JM 1500-z/ -弐 1000 -rZ-r:500 -產(chǎn)-/-?廠.0- ”A 亠 r .-0,50 e0.70.5Wnvrlrtngth圖11校正前(5).裁剪渾善達克了 #1 Scroll (0.0245.-image口選擇 Overlayvectors,在打開的面板中添加hun sha ndake.evf 文件。.在Available Vectors list面板中選擇矢量文件,將其疊加在影像上;.在Availabl

18、e Vectors list面板中，選擇圖加矢量邊廠LOers to面板中，選擇ROI，在 Select Data File to Associate with new ROIFLAASH校正過后的影像，單擊 OK。在Export Layers to ROI 中,選擇 Convert all records of an EVF layer to one ROI,單擊OK，將矢量轉(zhuǎn)化為一個ROI ；在圖像窗口中，選擇 Overlay>Region of Interest,打開ROI面板,選擇 File Subset Data via ROIs ,在該面板中選擇FLAASH校正過后的影像，單

19、擊OK。Parameters 中選擇渾善達克地X焉二匸宀一 ，繰即廠.在 Special Subset via ROI區(qū)的 ROI，Mask Pixels outside of ROI選擇YES,設(shè)置輸出路徑及文件名，單擊0K。圖14裁剪結(jié)果圖2. 植被覆蓋度反演模型建立(1).計算歸一化植被指數(shù).選擇主菜單Transform >NDVI，打開NDVI模塊，選擇上裁剪得到的結(jié)果圖; .在彈出的參數(shù)設(shè)置窗體中進行如下圖設(shè)置,Input Fils Typt Luiisfct TH V圖：；2參數(shù)設(shè)置mVI Banis； aU 3 Hear IE 4Output Fesul t to Tile

20、 O HemoryEntar Output Filtnvna Choosa | ICoffltreiiC ；Users.weiyi D9c11meTitsEHVTEjrerci seTe»pHJOutput Data Type Pleating Point VOK I I Cancel(2).計算植被覆蓋度利用ENVI主菜單基本工具中的波段運算工具，輸入公式:(b1 gt 0.7)*1+(b1 It 0.)*0+(b1 ge 0 and b1 le 0.7)*(b1-0.0)/(0.7-0.0)Band MathX16 Band Math.在彈出的新窗口中，選擇b1為NDVI圖像，設(shè)

21、置輸出文件路徑,點擊0K。r ntnaSStsv芋、？二A : k -I chT- L-r 人 s- 勺p: : 1 :;丁 芋gF MJ庶圖仃植被覆蓋度結(jié)果圖3. 植被變化監(jiān)測(1).植被覆蓋度提取.2009年8月植被覆蓋區(qū)提取。利用ENVI主菜單中Basic Tool->Bandmath，輸入公式：(b1le 0.3)*0 +(b1 gt 0.3)*1 ，設(shè)置b1為上一步的結(jié)果圖，設(shè)置輸出路徑點擊0K。.2006年8月植被覆蓋區(qū)提取。,b1選擇“渾善利用ENVI主菜單中Basic Tool->Bandmath，輸入公式:(b1 ge 1 and b1 le 3)*1+(b1 I

22、t 1)*0+(b1 gt 3)*0達克2006年8月土地利用分類圖img ”，設(shè)置輸出文件路徑，單擊OK。圖19 2006年植被覆蓋區(qū)圖18 2009年植被覆蓋區(qū) #2 Scoil (0.0256 - 口(2).植被變化檢測利用ENVI主菜單中Basic Tool->Bandmath，輸入公式：b1-b2b1:選擇2009_8_植被覆蓋度區(qū).imgb2: 2006_8_植被覆蓋度區(qū).img選擇文件保存名“渾善達克植被覆蓋變化2006-2009.img ”和路徑，單擊OK。得到渾善達克2006年到2009年植被覆蓋變化的區(qū)域圖像。4. 后期處理 (1).植被變化區(qū)域圖的背景值處理。選擇主

23、菜單 Basic Tool>Masking>Appiymask,選擇 2006_2009_植被變化.img,單擊Select Mask Ba nd ，選擇掩膜圖像, 單擊OK。巴 y M 月 skinput PileFlit Iziformeti <n；C： ljEer5veivi C Of undent eEHVIEi ere L SSO6 X 79" z 1 ISQ.lntts(r 15h 口山flK Bytes.Filq Typfl :'SsRpr Type； Byte Order : Pa. Qj ceil Dfi tFixtl:Dmts:liveL

24、angth . Vppsr Laf i Coritu-: 115jBtscriptioik： Buid KatE tesult.ExprtssiQU =El'£and Rath(tlLeD.+ a冷H. 3)*1) : ZCiOSCi&f首械 11 蓋tB2：EmJ MatX(hle*lin(iblli3*lt(l>llll>xo+(hht3)*a):2 Sun W»y 03 10； SI；范 £OJeSimE. S応電.En StwdvdVntnoTnHo Lt (Intel)UTiL ZuiK EO Jfijj. tk30 lG£-e4Ho：1£21掩 模Spati al £訕丸七 |FtlL1 SceneBv Flit IfSelect