IDL 程序設計筆記

1、目錄Part one：文件讀寫操作11、格式化輸入與輸出（readprint）12、ASCII文件讀寫23、二進制文件讀寫54、圖像格式文件讀寫75、科學數(shù)據(jù)格式讀寫*8Part two：圖形繪制11（一）plot過程繪制11（二）plotg()函數(shù)繪制12（三）散點圖12（四）柱狀圖、條形圖15（五）繪制顏色條colorbar18Part three: ENVI二次開發(fā)201、自定義波段運算函數(shù)202、IDL中常見波段運算213、ENVI classic 創(chuàng)建自定義菜單224、ENVI classic+IDL 二次開發(fā)23 Part one：文件讀寫操作1、格式化輸入與輸出（readprin

2、t）1) Read:該函數(shù)用于從鍵盤鍵入數(shù)據(jù)，默認數(shù)據(jù)類型為浮點型，若要輸入其他類型數(shù)據(jù)，需要先定義數(shù)據(jù)類型。Eg:2) Print：該函數(shù)用于將數(shù)據(jù)輸出打印到控制臺，這里主要講格式化控制輸出format關(guān)鍵字。表01 常用格式化控制符格式代碼輸出效果aN字符或者字符串按照N個字符寬度輸出fn.m浮點型數(shù)組按照N個字符寬度輸出，小數(shù)點保留M位dn.mdouble型數(shù)組按照N個字符寬度輸出，小數(shù)點保留M位en.m按照N個字符寬度的科學計數(shù)法輸出，小數(shù)點后精確到M位Nx輸出N個空格字符串/H直接引用字符串輸出或者用H直接輸出字符串c( )用于輸出日期數(shù)據(jù)Eg：2、ASCII文件讀寫 常見ASCII

3、文件：txt、matlab程序文件(*.m)、c程序文件（*.c）、遙感影像頭文件（如ENVI格式的頭文件*.hdr）1） 選擇文件：fn = dialog_pickfile(title=選擇ASCII文件：,get_path = work_dir)cd,work_dir ;用于跳轉(zhuǎn)到當前工作路徑2） 查詢文件：file_search()函數(shù)Eg:查找當前工作路徑下所有的txt文件，并返回文件數(shù)目*: File_lines(fname)函數(shù)用于查詢文本文件的行數(shù)。3） 打開文件：在IDL中讀寫ASCII碼或者二進制文件，首先需要將文件與一個邏輯設備號關(guān)聯(lián)起來。語法：openr/openw/op

4、enu, lun, fname, /get_lun, width=10,/append4） 讀寫操作：IDL中利用readf函數(shù)讀取文本文件、利用printf函數(shù)寫入ASCII文件 Readf, lun, var01, var02. printf, lun, var01, var02.5） 文件關(guān)閉：在對文件操作完成之后，需要關(guān)閉文件的邏輯設備號，eg: freee_lun，lunEG:*如何獲取某個文件你的列數(shù):先讀取一行數(shù)據(jù)，然后利用空格進行字符串拆分；最后利用n_elements()計算元素個數(shù)即為ns對于某些遙感數(shù)據(jù)的頭文件前面幾行是說明文件，后一部分才是數(shù)據(jù)的，讀取有兩種方式：1）

5、定義一個臨時變量temp，將說明文字用該變量存儲2） 直接跳行：skip_lun, lun, 3, /lines ;跳過文件的前三行3、二進制文件讀寫多數(shù)遙感數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)文件都是二進制文件。1) 函數(shù)readu, lun, var01, var02.用于讀取二進制文件*：對于某些數(shù)據(jù)文件開頭是說明信息，讀取時可以用point_lun, lun, position直接按字節(jié)跳過。Eg:讀取IDL文件下的envi.img數(shù)據(jù)2) 函數(shù)writeu, lun, var01, var02用于寫入二進制文件。Eg01:將上面讀取的envi.img計算其NDVI并保存為二進制文件Eg02:Eg03:;讀取c

6、ha06下的風云02衛(wèi)星數(shù)據(jù)pro read_AWX file = E:zengskIDLCha06dataFY2C_TBB_IR1_OTG_20061130_AOAD.AWX openr, lun, file, /get_lun ;跳過前20個字節(jié) point_lun,lun,20 Headline = indgen(3);定義三個整型數(shù)據(jù)，分別讀取記錄長度、頭文件記錄數(shù)、數(shù)據(jù)記錄數(shù) readu, lun, Headline print,headline0, headline1,headline2 ;定位到第58個字節(jié)，讀取數(shù)據(jù)日期 point_lun, lun, 58 Begindate

7、= indgen(5);記錄開始日期 readu, lun, Begindate Enddate = indgen(5);記錄結(jié)束日期 readu, lun, Enddate lat_long = indgen(4);記錄網(wǎng)格左上和右上角的經(jīng)緯度 readu, lun, lat_long print,Begindate print,Enddate print,lat_long ;基于Headline信息數(shù)組，定義字節(jié)數(shù)組，其行列數(shù)分別為記錄長度和數(shù)據(jù)記錄數(shù) data = bytarr(Headline2,Headline0) ;定位到數(shù)據(jù)部分，其頭文件結(jié)束的字節(jié)位置為“頭文件記錄數(shù)*記錄長度”

8、 point_lun, lun, Headline0 * Headline1 print,Headline0 * Headline1 ;讀取數(shù)據(jù)部分 readu, lun, data help,data ;顯示數(shù)據(jù) window, 0, xsize = 500, ysize = 500 tv, congrid(data, 500, 500)end4、圖像格式文件讀寫IDL自帶了豐富的多種圖像讀寫函數(shù)，如BMP，JPG，PNG, JPEG2000， DICOM，TIFF等相關(guān)函數(shù)：文件查詢：query_image(fname, dimensions = dimensions, channels

9、= nb ) ;channels返回波段數(shù)、dimensions返回圖像的行列數(shù) 讀取圖像：read_image ( fname );結(jié)果返回圖像數(shù)組 寫入圖像：write_image, fname(可帶路徑), jpg/bmp/tiff ，data, /order ; order關(guān)鍵字用于設置圖像的縱坐標從上往下算起，默認為從下往上。*注： I、以上三個函數(shù)對于IDL支持的圖像格式都適用。 II、顯示圖像時：tv用法：tv, data, true = 1/2/3 ;其中關(guān)鍵字true = 1表示數(shù)據(jù)格式為（3, m, n）、true = 2表示數(shù)組格式為（m, 3, n）、true = 3表

10、示格式為（m, n, 3） III、tvrd:屏幕拷貝函數(shù)，返回當前直接圖形窗口或設備的指定矩形部分的內(nèi)容。IV、對遙感圖像而言，其數(shù)據(jù)存放方式有BSQBIPBIL，以一個三維m列n行的遙感數(shù)據(jù)為例：BSQ的表示方式為m, n, 3、BIP表達方式為3, m ,n、BIL的表達方式為m, 3, n，常用的圖像文件一般是BIP方式存儲，遙感文件一般是BSQ。1） JPEG格式：讀read_jpeg寫write_jpegEg01:Eg02:2） BMP格式：(不采用任何壓縮)，數(shù)據(jù)存儲量一般很大讀：read_imge(fname) or read_bmp(fname, /rgb)寫：write_b

11、mp, fname, data, /rgb3） TIFF格式： TIFF可以存儲多波段圖像，還可以包含投影信息，如landsat-7就是直接用.tiff存儲的。Eg01:5、科學數(shù)據(jù)格式讀寫*IDL中支持的科學數(shù)據(jù)格式包括CDF、HDF、HDF5、HDF-EOS、NetCDF等等。1） HDF4文件： 目前國內(nèi)外的多種衛(wèi)星傳感器都是將HDF作為標準數(shù)據(jù)格式，包括EOS/MODIS、EOS/OMI、HJ-01/HSI、FY-3/MERSI。EG01:;讀取E:ENVIIDL下的MODIS數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度以及其1KM的反射率數(shù)據(jù)集pro test_hdf fname=dialog_pickfile(t

12、itle =選擇數(shù)據(jù)文件：,get_path=cur_dir) cd, cur_dir hdf_id=hdf_sd_start(fname);打開hdf文件，返回一個文件id hdf_sd_fileinfo,hdf_id,sd_nums,attribute;用于獲取HDF文件的數(shù)據(jù)集數(shù)目和屬性數(shù)目 print,sd_nums,attribute ;讀取經(jīng)度 lat_index=hdf_sd_nametoindex(hdf_id,Latitude);根據(jù)數(shù)據(jù)集名稱來獲取數(shù)據(jù)集的索引號 lat_id=hdf_sd_select(hdf_id,lat_index);利用索引號選擇數(shù)據(jù)集，返回一個數(shù)據(jù)

13、集的id hdf_sd_getinfo,lat_id,name=name,unit=unit;查詢已打開的數(shù)據(jù)集的基本信息 print,name, , unit hdf_sd_getdata,lat_id,lat;讀取數(shù)據(jù)，參數(shù)lat用于返回讀取的數(shù)據(jù) hdf_sd_endaccess,lat_id;關(guān)閉已經(jīng)打開的數(shù)據(jù)集 help,lat ;讀取緯度 lon_index=hdf_sd_nametoindex(hdf_id,Longitude) lon_id=hdf_sd_select(hdf_id,lon_index) hdf_sd_getinfo,lon_id,name=name,unit=

14、unit print,name, , unit hdf_sd_getdata,lon_id,lon hdf_sd_endaccess,lon_id help,lon ;讀取1KM反射率數(shù)據(jù) ref_index=hdf_sd_nametoindex(hdf_id,EV_1KM_RefSB) ref_id=hdf_sd_select(hdf_id,ref_index) hdf_sd_getinfo,ref_id,name=name,unit=unit print,name, , unit hdf_sd_getdata,ref_id,ref_value hdf_sd_endaccess,ref_id

15、 help,ref_value hdf_sd_end, hdf_id;關(guān)閉打開的文件end運行效果2）*.h5、*.hdf5、*.he5格式的讀?。?下面介紹一個讀取環(huán)境衛(wèi)星*.h5數(shù)據(jù)格式的例子pro read_hdf5 fname=dialog_pickfile(title =選擇數(shù)據(jù)文件：,get_path=cur_dir) cd, cur_dir ;打開一個圖形用戶界面查看h5文件 result=h5_browser(fname) ;h5_message=h5_parse(fname);查詢文件的基本信息，返回一個結(jié)構(gòu)體變量 ;print,h5_message h5_id=h5f_op

16、en(fname);打開一個h5文件，返回一個文件的id sd_id=h5d_open(h5_id,ImageData/BandData);打開相應的數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)集名稱可帶路徑 Bandata=h5d_read(sd_id);讀取數(shù)據(jù) ;關(guān)閉文件 h5d_close,sd_id h5f_close,h5_id help,Bandata ;將Bandata轉(zhuǎn)成BIP格式存儲 Bandata_BIP = transpose(Bandata, 2,0,1) help,Bandata_BIP write_tiff,E:ENVIIDLHJ-1.tif, Bandata_BIPend2） netCDF文件

17、讀?。簄etCDF(network Common Data Form, 網(wǎng)絡通用數(shù)據(jù)格式)，常用于氣象科學數(shù)據(jù)存儲。;下面介紹一個讀取ECMWF數(shù)據(jù)的例子，ECMWF為*.nc格式數(shù)據(jù);pro test_nc fname=dialog_pickfile(title =選擇數(shù)據(jù)文件：,get_path=cur_dir) cd, cur_dir nc_id=ncdf_open(fname);打開netCDF文件 nc_message=ncdf_inquire(nc_id);對打開的文件進行查詢，返回文件基本信息 help,nc_message ;變量查詢 ;后一個參數(shù)為變量索引號或者名稱;這里我讀

18、取的是它的第四個變量V10 var_message=ncdf_varinq(nc_id,4) help,var_message var_id=ncdf_varid(nc_id, v10);根據(jù)變量名稱獲取對應變量的索引號 print,var_id ;ncdf_varget獲取數(shù)據(jù) ncdf_varget,nc_id,var_id,value ;文件關(guān)閉 ncdf_close, nc_id help,valueend4）Grid格式讀?。篜art two：圖形繪制（一）plot過程繪制1、plot過程：1）plot, xdata, ydata, /nodata 2）oplot, xdata, y

19、data ;用于在現(xiàn)有窗口中添加新曲線2、線形符號設置：1）關(guān)鍵字psym修改數(shù)據(jù)點的符號，直方圖線形psym=10， psym= - a表示除顯示各數(shù)據(jù)點的符號外，還將各數(shù)據(jù)點連接起來。2）linestyle關(guān)鍵字設置曲線線形，0為實線、2為虛線、3為點劃線。3、 坐標軸設置：xytitle設置標題；xycharsize設置字體大小；xyrange用于設置坐標軸范圍，注意加上xystyle=1來強行設定坐標軸范圍xyticks和xyminor分別設置主刻度和最小刻度間隔數(shù)目xytickname設置刻度的名稱4、 顏色設置：color: 設置圖像顏色；一般用十六進制來表示顏色；FFFFFFxl

20、表示白色；000000xl為黑色background：設置背景顏色5、 添加標注： xyouts過程用于在圖像窗口中添加標注信息。示例：xyouts, 0.18, 0.80, RMSE=, color=FFFFFFxl, charsize=1.2, /normal6、 圖形保存為文件：一般方法為利用TVRD函數(shù)拷貝圖形窗口的內(nèi)容，在寫入圖像文件。img = tvrd(x, y, channel=value, true=123, /order)（二）plotg()函數(shù)繪制1、plot函數(shù)：curve=plot(x, y, /buffer, /current, dimensions=width,

21、height, margin=num, title= , name= , /overplot, window_title= , /nodata)*notice：/buffer指將圖形保存在緩存中/current設置在當前窗口中繪制圖形dimensions設置窗口的大小 title設置圖形標題，name設置圖像對象的名稱*函數(shù)plot的返回結(jié)果為一個圖像對象，具有多種對象和方法2、符號、線形設置：symbol、linestyle、thick用于改變曲線線寬3、坐標軸設置：見plot過程4、添加標注：函數(shù)text用于在圖形窗口中添加標注信息，結(jié)果返回一個圖形對象Eg: label=text(x,

22、y, 標注內(nèi)容, target=curve, color=red, font_size=1.2)5、添加圖例：函數(shù)legend用于在圖形窗口中添加標注信息，該函數(shù)只適用于圖形對象（三）散點圖Eg01：讀取文本文件中的數(shù)據(jù)并利用plot過程繪制相應的散點圖;利用過程plot繪制散點圖pro plot_scatter ;*讀取數(shù)據(jù)* fname=dialog_pickfile(title=選擇數(shù)據(jù)：, get_path=work_dir) cd, work_dir nl=file_lines(fname) print, nl temp_var= data=fltarr(2, nl-1) openr

23、,lun,fname,/get_lun result=fstat(lun) help,result readf, lun, temp_var readf, lun, data free_lun, lun print,temp_var print,data ;*繪制散點圖* ; x = data0,*;觀測數(shù)據(jù) y = data1,*;估算數(shù)據(jù) plot, x, y, psym=2,xrange=5,15,yrange=5,15,$ xtitle=Observed value, ytitle=Estimated value, $ background=FFFFFFxl, color=oooooo

24、xl, $ xstyle=1, ystyle=1, $ charsize=1.3, /nodata oplot, x, y, psym=5, color=000000xl ;繪制基準線 x2=5, 15 & y2=5, 15 oplot, x2, y2, color=FF0000xl ;*計算MAE與RMSE并在散點圖中添加標注* ; MAE=mean(abs(x-y);MAE平均絕對誤差 RMSE=sqrt(mean(x-y)2);均方根誤差 MAE_label=MAE=+string(MAE, format=(f5.2) RMSE_label=RMSE=+string(RMSE, form

25、at=(f5.2) ;添加標注 xyouts, 6, 13.0, MAE_label, color=000000xl, charsize=1.2, /data xyouts, 6, 12.3, RMSE_label, color=000000xl, charsize=1.2, /data ;保存散點圖為圖像文件，格式為.png img=tvrd(true=1) ;法一： o_fn=dialog_pickfile(title=文件保存為：);鍵入的文件名要包含后綴名 write_png, o_fn, img ;法二 ;write_png, E:ENVIscatter.png, imgendEg0

26、2: 讀取文本文件中的數(shù)據(jù)并利用plot函數(shù)繪制相應的散點圖;plot函數(shù)繪制散點圖pro plot_scatter02 ;讀取數(shù)據(jù) file=dialog_pickfile(title=選擇數(shù)據(jù)：,get_path=work_dir) cd, work_dir var= nl=file_lines(file) data=fltarr(2, nl-1) openr, lun, file, /get_lun readf, lun, var readf, lun, data free_lun, lun print, data ;繪圖 ob=data0, * Es=data1, * graphic0

27、1=plot(ob, Es, xrang=7,15,yrang=7,15, xminor=5, yminor=5, $;先數(shù)據(jù) title=scatter, xtitle=Observed Value, ytitle=Estimated Value, $;再坐標軸 symbol=X, sym_size=1.2, linestyle=none, color=black, $;然后線形 margin=0.1) x2=7,15 & y2=7,15 graphic02=plot(x2, y2, linestyle=1, /overplot) ;計算平均絕對誤差和均方根誤差并添加標注 MAE=mean(

28、abs(Es-ob); RMSE=sqrt(mean(Es-ob)2) MAE_label=MAE=+string(MAE, format=(f5.2) RMSE_label=RMSE=+string(RMSE, format=(f5.2) t01=text(0.15, 0.8, MAE_label, target=graphic01, font_size=12);fonts_size用于設置標注的字體大小 t01=text(0.15, 0.75, RMSE_label, target=graphic01, font_size=12) ;保存文件 o_fn=dialog_pickfile(ti

29、tle=圖形保存為：) graphic01.save, o_fn graphic02.save, o_fnend（四）柱狀圖、條形圖Eg01: *利用bar_plot()函數(shù)繪制柱狀圖（不建議用直接圖形法來繪制） *利用error_plot添加誤差線;barplot功能函數(shù)繪制柱狀圖pro test_histogram02 ;#讀取文本文件數(shù)據(jù)# file=dialog_pickfile(title=選擇文本文件：, get_path=work_dir) cd, work_dir nl=file_lines(file) var=strarr(1,nl) openr, lun, file, /g

30、et_lun readf, lun, var free_lun, lun print, var ;拆分 area=strarr(nl) number=intarr(nl) for i=0, nl-1 do begin areai=strmid(vari, 0, 8) numberi=fix(strmid(vari, 11, 3) endfor help, area print, area help, number print, number3 ;#畫柱狀圖# baselines=replicate(65,nl) His=barplot(number, $ bottom_values=basel

31、ines, xticklen=0, xrange=-0.5, 5.5, xtickname=area, $ yrange=65, 100, title=Histogram, ytitle=Impact Facter, $ width=0.5, dimensions=900, 500, $ bottom_color=EEEEEExl, fill_color=AOAOFFxl, $ margin=0.2) ;#繪制誤差線# error=1.7, 2.7, 2.5, 2.4, 1.2, 1.0 error_lines=errorplot(number, error, linestyle=6, err

32、orbar_capsize=0.2, $ errorbar_color=blue, /overplot) ;#文件保存為jpg# o_fn=dialog_pickfile(title=圖片保存為：)+.jpg;注意后面加一個后綴名字符串更加方便 His.save, o_fn error_lines.save, o_fnend運行結(jié)果：Eg02: *在利用bar_plot()函數(shù)繪制圖像時，添加 /horizontal關(guān)鍵字用于將圖像橫過來，即繪制條形圖;bar_plot函數(shù)繪制條形圖chart;pro test_chart ;#讀取文本文件數(shù)據(jù)# file=dialog_pickfile(ti

33、tle=選擇文本文件：, get_path=work_dir) cd, work_dir nl=file_lines(file) var=strarr(1,nl) openr, lun, file, /get_lun readf, lun, var free_lun, lun print, var ;拆分 area=strarr(nl) number=intarr(nl) for i=0, nl-1 do begin areai=strmid(vari, 0, 8) numberi=fix(strmid(vari, 11, 3) endfor help, area print, area he

34、lp, number print, number3 ;#畫柱狀圖# baselines=replicate(65,nl) His=barplot(number, bottom_values=baselines, $ yticklen=0, yrange=-0.5, 5.5, ytickname=area, $ xrange=65, 100, title=Histogram, xtitle=Impact Facter, $ width=0.5, dimensions=700, 500, $ bottom_color=EEEEEExl, fill_color=AOAOFFxl, $ margin=

35、0.2, /horizontal) ;#文件保存為jpg# o_fn=dialog_pickfile(title=圖片保存為：)+.jpg;注意后面加一個后綴名字符串更加方便 His.save, o_fnEnd運行結(jié)果：（五）繪制顏色條colorbarEg: 1）創(chuàng)建一個快速可視化窗口IDL w = window(dimensions=600, 400)2）; 創(chuàng)建一個Colorbar，有自定義顏色表，不設置標注位置。IDL cb = colorbar(POSITION = 0.05,0.85,0.7,0.9, RGB_TABLE= 72)3) ; 創(chuàng)建一個Colorbar具有自定義顏色表，設

36、置標標注在頂部texpos=1。IDL cb = colorbar(POSITION = 0.05,0.85,0.7,0.9,RGB_TABLE=72, TEXTPOS=1)4) ; 創(chuàng)建Colorbar具有自定義顏色表, 設置自定義范圍自定義范圍range=*,*。 IDL cb = colorbar(POSITION = 0.05,0.75,0.7,0.8, RGB_TABLE = 72,RANGE = 0,1)5) ; Colorbar具有自定義范圍和自定義標簽tickname= A array。IDL cb = COLORBAR(POSITION=0.05,0.55,0.7,0.6,

37、RGB_TABLE=72, RANGE=500,1000,TICKVALUES=550,650,750,850,950, TICKNAME=A,B,C,D,E6) ;創(chuàng)建一個colorbar,設置垂直色條orientation=1，范圍0-100range，錐形端tapar=1（左圖）。IDL cb = COLORBAR(POSITION=0.8,0.2,0.85,0.9, TAPER=1, RGB_TABLE=72, RANGE=0,100, ORIENTATION=1) *;離散色彩條垂直方向;標注在右邊textpos=1，添加輪廓線BORDER=1（見右圖）。IDL cb = COLOR

38、BAR(POSITION=0.9,0.15,0.95,0.95, RGB_TABLE=rgb,IDL TICKNAME=tickname, BORDER=1, TAPER=1, $ ORIENTATION=1, TEXTPOS=1)7) ; 加載顏色表的一個子集，注意：這不是一個“離散”的色條因為每個顏色沒有刻度標簽。IDL LOADCT, 72, RGB_TABLE = rgbIDL rgb = rgb25 + 25*INDGEN(10), *IDL cb = COLORBAR(POSITION=0.05,0.45,0.7,0.5, RGB_TABLE=rgb)8）;創(chuàng)建一個離散顏色條，顏色

39、條的顏色數(shù)量與標注的數(shù)量匹配，標注集中在顏色之下。并且添加輪廓線BORDER=1。IDL tickname = STRING(10*INDGEN(10), FORMAT=(I0)IDL cb = COLORBAR(POSITION=0.05,0.35,0.7,0.4, RGB_TABLE=rgb, $ TICKNAME=tickname, BORDER=1)9）;離散色條與一個額外的標簽相比;顏色數(shù)量與這些標簽在線下方。;與填充輪廓圖中使用的類似IDL tickname = STRING(10*INDGEN(11), FORMAT=(I0)IDL cb = COLORBAR(POSITION=0.05,0.25,0.7,0.3, R