ENVI圖像校正與水體提取

1、ENVI實(shí)習(xí)報告課 程：遙感原理與應(yīng)用專 業(yè)：班 級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師職稱：完成時間：實(shí)習(xí)項(xiàng)目列表序號實(shí)習(xí)項(xiàng)目名稱成績指導(dǎo)教師1ENVI基本操作與遙感圖像認(rèn)知2遙感圖像幾何糾正3遙感圖像輻射處理與輻射增強(qiáng)4遙感圖像水體提取課程實(shí)驗(yàn)總成績上機(jī)實(shí)習(xí)一 ENVI基本操作與遙感圖像認(rèn)知一、實(shí)習(xí)目的1)學(xué)習(xí)ENVI基本操作如打開圖像、格式轉(zhuǎn)換、波段組合、拉伸顯示等；2)利用ENVI自帶的光譜庫制作典型地物光譜反射曲線并觀察；3)從高光譜圖像和多光譜圖像上制作典型地物反射特性曲線；4)觀察不同影像上各類地物的光譜特征和空間特征。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Landsat8、worldview、Quic

2、kBird、IKONOS ALOS等衛(wèi)星影像以及機(jī)載超光譜影 像。三、上機(jī)實(shí)習(xí)要求與思考題(1)打開各種不同圖像，查看源文件信息，改變顯示波段，改變顯示拉升格式，并將文件 輸出保存為TIF格式。圖1.1查看源信息01 邱E Ljyet Tq TiffXFil.不E長三上澗聊通*周一達(dá)工凱-皿旅件事 一QDi vpl&y rit cm圖1.2保存為tif(2)打開Landsat8影像選擇不同的顯示波段組合，觀察不同組合下各類地物的不同顏色, 思考分析原因；對 worldview影像也進(jìn)行類似操作。圖1.2觀察不同顯示波段對worldview影像也進(jìn)行類似操作。圖1.4觀察worldView 不同

3、顯示波段(3)打開QuickBird影像后，選擇不同的不同的拉升方式，觀察顯示效果，思考為何要進(jìn)行拉升？當(dāng)選擇無拉升方式時，QuickBird影像顯示為 一片白色，分析原因。圖1.5影像拉伸影像拉伸：增大對比度，加大灰度值范圍，使影像細(xì)節(jié)更加清晰。(4)利用ENVI自帶的ASTER光譜庫數(shù)據(jù)，制作幾種典型地物的光譜曲線圖，地物包括：落葉林、草地、水(例如自來水 Tap water)、土壤(可選光譜庫里任意一種土壤)、水泥(concrete )、瀝青(asphalt )11Hn daolus QwcSsSW1 ,Mil hU4dlaMMI Tap suns 口 Bora taq -d - di

4、phWMr|f. iUHlR rrl. ira 1 皿M %_.ccnKta |ui.Eg - -kA: 0mj ut|JJ *W*fc- m- ittMWfuUifCob evki* i -CoMin ! gMTg； 口 ii 41JWh u uL Lvluai Til 融4明!lAaveiengitti um圖1.6光譜曲線圖(5)在Landsat8影像和機(jī)載超光譜影像等各種影像上制作典型地物光譜曲線圖。圖1.6光譜曲線圖四、提取原理與過程.圖像打開與顯示：(1)打開文件點(diǎn)擊File - Open菜單或者 按鈕打開ENVI圖像文件或其它所支持的格式遙感圖像文件。圖1.7打開文件有些影像波段

5、數(shù)較多或者影像較大，會分波段或分塊存儲， 波段或分塊信息存儲在一個文本文件一般以*_MTL.txt(可以點(diǎn)開看看里面都包含哪些信息)，此時選擇該文件可以打開所有波段或分塊文件，如打開landsat8 示例影像:r ijmr.r;nun口5 朝FMJMrAD*-* Fiii60理 予,ewt時ER LL IUMi PASftjiT 1lb.5?5t 柄EH LA -AT 冏BW 36鋪，CChjMEA LR 9氣 TO口w.wcwn.，nnj也*ieijmmhit- Htr&dL imjuOI, QuAdFtf Oli 0 imAjU mauTt 大片 “ TiK 時fej Mfifib. nf

6、imM- Tifil Uaa 4 亡SwtTwhiT Lv i3ti圖1.8影像波段文本(2)打開文件管理FileData Manager或者按鈕列表中可以完成當(dāng)前在ENVI中打開的或存儲在內(nèi)存中的文件的信息，還可以進(jìn)行包括：打開新文件、關(guān)閉文件，以及查看元數(shù)據(jù)等操作。圖1.9(3)觀察元文件在該對話框中，選擇影像的任意三個波段，點(diǎn)擊Load Data,可以在顯示視圖里顯示影像。圖1.10觀察源文件(4)波段組合在Layer Manager面板中，在任意一個圖層上右擊，點(diǎn)擊Change RGB Bands打開波段顯示選擇對話框，進(jìn)行彩紅外顯示效果如下:圖1.11波段顯示Custom圖1.13自

7、定義拉伸(5)放大縮小點(diǎn)擊相關(guān)按鈕可以進(jìn)行圖像的放大縮小等：T卜回畬/囹:長叵生亞已t圖1.12工具欄(6)圖像顯示效果拉伸ENVI包括其他遙感軟件，默認(rèn)會對遙感圖像進(jìn)行拉伸顯示，以達(dá)到更好的顯示效果。ENVI提供了多種拉伸方法(如圖所示)。用戶可以在工具欄中選擇不同的拉伸方式，同時可以選擇Custom或右側(cè)圖標(biāo)進(jìn)行自定義拉伸。str tichLll-iaUrUmarLineu- 61Eq電疝Ee nt i胃曲GaisSEi onwe ftdOt(7)觀察單個像素的光譜灰度值和光譜曲線點(diǎn)擊 Display-Pro巾les-Spectral或者按鈕，可以打開 spectral Profiles

8、窗口, 再次窗口中，鼠標(biāo)移動時可以看到對應(yīng)像素的光譜曲線。圖1.14光譜曲線（8）菜單保存功能File-Save As ,可以將影像另存為 ENVI、NITF、TIFF、IMG等其他格式文件。圖1.15保存.地物反射光譜曲線制作:（1）啟動 ENVI, 主菜單 Display Spectral Library View,在對話框中點(diǎn)開aster波譜庫，里面有 2443中不同地物，按照大類劃分，如人造地物（manmade、礦物質(zhì)（mineral ）、巖石（rock）、土壤（soil ）、植被（vegetation ）、水（water）等。圖1.16波譜庫（2）光譜庫中的地物光譜特征曲線以land

9、sat影像為例，打開數(shù)據(jù)，圖像的右下方范圍是大家比較熟悉的濟(jì)南市范圍。點(diǎn)擊按鈕打開ROI對話框：點(diǎn)擊按鈕，增加一個ROI,并將其名字改成湖水，顏色改成藍(lán)色。Tixel Crow Tkrtikaldisger 靖 idti P廿trEs S*i14t4 Cpvt krea圖 1.17 ROI在影像的湖水地區(qū)鼠標(biāo)拖動畫出一個矩形ROI,然后右鍵，選擇 Accept Rectangle ,完成ROI繪制圖1.18繪制林地Vi tw田區(qū)河水 農(nóng)崛黃明00重復(fù)操作，建立林地、農(nóng)田、城區(qū)等 ROI。Dvtrvi evLCO0_UTF_122g4_鴕 100500.Sear Infr3r sd (KIR)

10、(0 36Rtd (0.6546)Gicca (0.5613)Reel q lAteret圖1.19創(chuàng)建的ROI此時，你建立的所有 ROI都在Layer Manager面板里可見，在上面右擊，選擇 Statisticsfor All ROIs ，計算ROI里像素的波段灰度均值并顯示成曲線。Cantal *at I: * ljihL*K *MvVM心/“TH im圖1.20曲線可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成文本文件，以后再加載到光譜曲線顯示窗口。采用同樣方法，可以在機(jī)載高光譜圖像上制作不同類別地物的光譜曲線，該數(shù)據(jù)上存在水體、裸地和各種不同的植被:smriH MCli I Pte 制 e麗nEg* Ue:-加

11、 nn/Mrir dULlrw Mk 1r 上： 2 t卜 3H ；r* 4tlmi4HMH 也叁H nKHflQOf MHIBV曄OHO HEE TV/jJKMl VZ9 MW9 5B】T；M口 1HZE KDW i ik的過iJ初封制 giii2 翼耳 Ui TrttiiWP jjdidcm i.xnxn itr-rd.au arniriiLLii mik BOdiu? ?Ea uxxm圖1.21導(dǎo)出為文本五、總結(jié)通過第一次上機(jī)，我們初次接觸ENVI并學(xué)習(xí)了 ENVI的基本操作，對 ENVI影像處理有ENVI軟件進(jìn)行圖像的并將光譜特征制作了 一個基本的認(rèn)識，同時根據(jù)第一次上機(jī)的內(nèi)容我們學(xué)習(xí)

12、了如果運(yùn)用 拉伸顯示，并且利用ROI工具提取Landset影像中不同地物的光譜特征, 為曲線。上機(jī)實(shí)習(xí)二遙感圖像幾何糾正一、上機(jī)實(shí)習(xí)目的加深理解遙感圖像幾何校正的原理和方法，通過對案例的實(shí)踐操作，掌握運(yùn)用ENVI軟件對遙感數(shù)字圖像進(jìn)行幾何校正流程。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基準(zhǔn)影像和幾何畸變影像；帶 RPC模型的 SPOT影像、相關(guān) DEM數(shù)據(jù) (GDEM_30m_mosaic.dat)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)。三、上機(jī)實(shí)習(xí)要求與思考題完成利用多項(xiàng)式模型和 RPC1型兩種幾何糾正處理過程，并思考如下問題：(1) 二者操作過程中的異同處有哪些？答：相同點(diǎn)：都需要使用地面控制點(diǎn)進(jìn)行影像的校正；不同點(diǎn)：在RPC正射校正中，需

13、要 DEM勺高程信息，所以對地形引起的幾何畸變具 有很好的校正效果。在多項(xiàng)式模型幾何校正中，僅利用地面控制點(diǎn)與幾何校正數(shù)學(xué) 模型，建立影像坐標(biāo)與對應(yīng)地物空間位置之間的數(shù)學(xué)變換關(guān)系，從而消除影像中幾 何位置畸變的操作。(2)幾何糾正過程中獲得控制點(diǎn)的方法有哪些？為了保證幾何糾正的精度，對于控制點(diǎn)有哪些要求？答：1)手動添加控制點(diǎn)。1.控制點(diǎn)的空間分布應(yīng)盡量做到在工作區(qū)范圍內(nèi)均勻分布.地面控制點(diǎn)對應(yīng)地物要相對穩(wěn)定，不能隨時間、季節(jié)而發(fā)生變化，以保證當(dāng)兩幅不同時相或相鄰的影像做地圖幾何精糾正時，均可以被正確定位；.在影像上清晰可辨的地物特征標(biāo)志點(diǎn)，如道路交叉點(diǎn)、河流匯合口，田間地塊的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以作為

14、 GCP勺候選點(diǎn).在大多為山區(qū)的影像上選取控制點(diǎn)時，應(yīng)盡量選擇同高程的控制點(diǎn)(通常是在平原、低地地區(qū))，不要從山地頂部選取控制點(diǎn)；.進(jìn)行最后的插值和重采樣前對所有GCP行篩選，剔除其中誤差較大的點(diǎn)(3)在利用RPC模型和DEM!彳T SPO謂像正射糾正過程中， DE所起的作用是什么？ DEM 的精度和分辨率對糾正結(jié)果有什么影響？答：正射校正要求圖像帶較精確的成像模型(如 RPC模型信息)，同時需要DEMt件。DEM的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，因?yàn)橛跋裨谂臄z的時候會有一定的角度，山體會因?yàn)榻嵌葍A斜，導(dǎo)致數(shù)據(jù)坐標(biāo)偏離，所以需要用山體相對應(yīng)的DEM進(jìn)行數(shù)據(jù)糾正，糾正的根據(jù)就是DEM的坐標(biāo)值一定要和影像數(shù)據(jù)坐標(biāo)

15、值對應(yīng)。(4)完成幾何糾正后，除了操作過程中控制點(diǎn)平差后的殘差數(shù)值，還有什么方法可以評價 糾正后的影像的幾何精度？答：.目視定性驗(yàn)證法，一般用在線狀地物較多的影像上。.相鄰圖幅鑲嵌法，鑲嵌時如果不能與其他圖幅很好的拼接在一起，校正失敗。.采用解析方法計算校正精度。四、提取原理與過程.1基于多項(xiàng)式模型的圖像到圖像幾何校正1打開遙感影像在ENVI主界面菜單欄，選擇 FileOpen打開Open對話框，選擇基準(zhǔn)圖像 base.dat 和 畸變圖像warp.dat 文件打開。選擇第5、4、3波段作為R、G B波段進(jìn)行假 彩色顯示， 并選擇2%拉伸方式。圖 2.1. base.dat 和 warp.da

16、t 的 RGB 顯示2圖像自動配準(zhǔn)基準(zhǔn)圖像必須帶有標(biāo)準(zhǔn)的地圖坐標(biāo)或者RPC信息，不能是像元坐標(biāo)。 有坐標(biāo)但 沒有投影信息(arbitrary )或偽坐標(biāo)(pseudo)均不能用于自動配準(zhǔn)。(1)文件選擇在工具欄，選擇 Geometric CorrectionRegistrationImage Registration Workflow ,打開 Image Registration對話框，進(jìn)入 File Selection 步驟。對話框 File Selection圖 2.2. Image Registration連接點(diǎn)生成設(shè)置完基準(zhǔn)圖像和畸變圖像后，在Image Registration對話框

17、點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入 下一步驟：生成連接點(diǎn)( Tie Points Generation )。ENVI中為了減少圖 2.3. Tie Points Generation的Main面板面板設(shè)置相關(guān)參數(shù)以生成連接設(shè)置完Main 面板上的參數(shù)后，切換到 Seed Tie Points種子點(diǎn)(圖4 )。圖 2.4. Tie Points Generation的 Seed Tie Points 面板點(diǎn)擊Start Editing 按鈕，選擇 Add ,然后進(jìn)入視窗窗口選擇同名點(diǎn)。圖2.5.在影像上人工選擇同名點(diǎn)圖2.6.在另一張影像上人工選擇對應(yīng)同名點(diǎn)選擇完成后，在 Image Registration

18、 窗口點(diǎn)擊 Stop Editing 按鈕。 點(diǎn)擊 Stop Editing按鈕后，由于有了種子點(diǎn)，Show Table按鈕變?yōu)榭牲c(diǎn)擊狀態(tài)。點(diǎn)擊Show Table按鈕，Tie Points Attribute Table ,可在屬性窗口中查看每一個同名點(diǎn)在兩幅圖像中的圖像坐標(biāo)。圖2.7.查看選取的同名點(diǎn)坐標(biāo)誤差圖 2.8. Tie Points Generation的Advanced面板檢查和配準(zhǔn)查看誤差，必要時可消除誤差較大的連接點(diǎn)以提高精度較低誤差?？梢詫⒄`差大于0.6個像素的點(diǎn)選中，刪除。QI “ 4M Ad 遙r ririb-DmMH：3F:MtlMJ!-M EddUL U929 m

19、4M Ela unoE FMrWw打T住mu11 00FM 4 9 nu M-ir1* j|Hi 胃喇3曄* 的.II?如1 Hl fitJU l fti metG KV!IM m1IU uIE Z |M STSOE-JIV wJ UM MMU-.W*4 W.Eh喈* Wn* DI5 通i rmC MlUHl M3 HCK2 -WM M UIeI，La* ill4Ml 2ft*E ZIIILifia OuittP aMACtil H1 hOpen As . SPOTDIMAP(.DIM),選擇 METADATA.DIM 文DEM數(shù)據(jù)件，將 XS3 XS2和XS1分另1J作為 R G B通道，2

20、峨性拉伸，同樣加載GDEM_30m_mosaic.dat, 2%1伸。圖2.13.數(shù)據(jù)加載2正射校正在工具箱中，選擇 Geometric CorrectionOrthorectificationRPC Orthorectification對話框。Workflow ,打開 RPC Orthorectification選擇輸入圖像和 DEM圖像 HRtFile SeleclionSlKt inps DEMInput Lt*friHfftDEI FiU： 46MLMh_pvMi. * -laAXh圖 2.14. RPC Orthorectification 對話框GCP設(shè)置GCP3 5、8、11和1

21、3刪除（右鍵，刪除）。剩余10個GCP分布如圖 所示，此時所有GCP的水平精度較高（圖 16）。Crwnd wiir。由匕: 104*StKtbcliii：RPC Refintoent tqpdft DCPiRft. Ort Jtor KtiiufM nq OCP 35i4i 11域聃1例！1啜T由1出口J4fe xU1UEH22Tur* TM衽.”邳通31111rtihJjUlASlt圖2.15. GCP點(diǎn)的屬性然后切換到Advanced面板，設(shè)置輸出圖像路徑，點(diǎn)擊Finish完成操作。3校正效果對比查看同一地物在兩幅圖像中的地理坐標(biāo)，會發(fā)現(xiàn)地理坐標(biāo)值不一樣。圖2.16校正比較五、總結(jié)第二次

22、上機(jī)內(nèi)容為遙感影像的幾何糾正，此次內(nèi)容分為遙感影像的基于多項(xiàng)式模型的校正和基礎(chǔ) RPC模型和DEMB像的校正，兩種矯正方法都需要使用地面控制點(diǎn)進(jìn)行影像的校正；但是在RPCE射校正中，需要 DEM勺高程信息，所以對地形引起的幾何畸變具有很好的校正效果。在多項(xiàng)式模型幾何校正中，僅利用地面控制點(diǎn)與幾何校正數(shù)學(xué)模型，建立影像坐標(biāo)與對應(yīng)地物空間位置之間的數(shù)學(xué)變換關(guān)系，從而消除影像中幾何位置畸變的操作。上機(jī)實(shí)習(xí)三 遙感圖像輻射處理與圖像增強(qiáng)、上機(jī)實(shí)習(xí)目的加深理解遙感圖像輻射定標(biāo)、輻射校正、圖像增強(qiáng)、圖像變換等的原理和方法，通過對案例的實(shí)踐操作，掌握運(yùn)用ENVI軟件對遙感數(shù)字圖像進(jìn)行相關(guān)處理的流程。二、實(shí)驗(yàn)

23、數(shù)據(jù)Landsat影像、帶有高斯噪聲和脈沖噪聲的影像等。三、上機(jī)實(shí)習(xí)要求與思考題1.完成LE71300411999327EDC0謠像的輻射定標(biāo)，比較定標(biāo)前后的圖像的視覺效果。答：輻射定標(biāo)后的圖像更清晰，因?yàn)檩椛涠?biāo)過程的目的就是為消除傳感器本身的誤 差，確定傳感器入口處的準(zhǔn)確輻射值。.利用FLAASH莫型對輻射定標(biāo)后的圖像進(jìn)一步進(jìn)行大氣校正，比較同一地物點(diǎn)（如植被、水體）校正后圖像與原始圖像的波譜曲線，說明二者不同的原因， 并思考軟件輸出結(jié)果圖像 中還可能還存在的誤差因素有哪些?答:Izp-cr t v W,lhuru,，ScMKlral pref*lb 13 ZSWiv#lMqth sum1

24、1I 4 v-a*i|5lk v y Ini b TiI-mSfiMtrdl PfDtilfiIW93J7tDC00i_. 鼻5哼油門*3020LJWWiHKilh rum l .Zt、v kt. z*. J #口大氣校正模型FLAASH是高光譜輻射能量影像反射率反演的首選大氣校正模型。FLAASHI歸夠精確補(bǔ)償大氣影響，其適用的波長范圍包括可見光至近紅外及短波紅外，最大波長為3mi誤差因素：傳感器類型、經(jīng)緯度、衛(wèi)星高度、影像的平均高程、空間分辨率等等。.分別用均值濾波和均值濾波對兩種噪聲圖像做平滑處理，比較不同的平滑效果并說明原因？答：均值濾波采用線性方法，平均整個窗口范圍內(nèi)的像素值，均值濾

25、波本身存在固有缺陷，即它不能很好地保護(hù)圖像的細(xì)節(jié)，在圖像去噪的同時也破壞了圖像的細(xì)節(jié)部分，從而使圖像變得模糊，能很好地去除噪聲點(diǎn)，均值濾波對高斯噪聲表現(xiàn)較好，對椒鹽噪聲表現(xiàn)較差；中值濾波采用非線性的方法，它在平滑脈沖噪聲方面非常有效，同時它可以保護(hù)圖像尖銳的邊緣，選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來替代污染點(diǎn)的值，所以處理效果好，對椒鹽噪聲表現(xiàn)較好，對高斯噪聲能夠表現(xiàn)較差。.完成利用Laplacian 和Sobel方法對Landsat8_OLI_pan圖像的銳化處理，并比較 其效果。答：Sobel算子是典型的基于一階導(dǎo)數(shù)的邊緣檢測算子，由于該算子中引入了類似局部平均的運(yùn)算，因此對噪聲具有平滑作用，能很好的消除噪聲影

26、響。拉普拉斯是2nd- order銳化，求二階找zero-crossing 為邊界，效果不好，一般是做完高斯平滑再用 拉普拉斯。一階的有 roberts,sobel 等等，直接用的化效果比拉普拉斯好。.對Landsat8_OLI_multi 圖像計算NDVI圖像，利用 Swipe工具對比二者，說明為什么NDVI圖像上植被會比較亮？答：植被在近紅外波段反射率最強(qiáng)，在可見光紅光波段反射率最弱，因此差分比值運(yùn) 算可以使植被在影像中凸顯出來，且植被越茂密，NDVI值越大，影像越亮。而其他地物的NDVI值較小。.對Landsat8_OLI_multi圖像做主分量變換后， 對比觀察7個分量圖像，分別取前三

27、個分量以及前六個分量做逆變換，將變換后的圖像分別與原始圖像對比，分析對比結(jié)果。四、提取原理與過程4.1輻射定標(biāo) 1數(shù)據(jù)讀取直接選擇 File 一Open 選中 LE71300411999327EDC00_MTL.txt 文件,加載影像（圖 1）圖3.1數(shù)據(jù)全景顯示2輻射定標(biāo)在工具箱中, 選擇 Radiometric Correction - Radiometric Calibration , 在 FileSelection 對話框中，選擇可見光 -紅外組(6個波段)。圖3.2打開定標(biāo)工具單擊OK,在Radiometric Calibration對話框設(shè)置如下參數(shù)。圖3. 3 TM數(shù)據(jù)輻射定標(biāo)(

28、3)設(shè)置輸出路徑，保存定標(biāo)數(shù)據(jù)，輻射定標(biāo)結(jié)果。3轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存儲類型工具箱，選擇 Raster Management Convert Interleave ,雙擊打開 Convert File Input File 對話框，選擇輸入文件。在 Convert File Parameters 對話框，設(shè)置參數(shù)，單 擊OK,選擇“是，再單擊 OK,進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。在Data Manager對話框中，打開輻射定標(biāo) .dat 數(shù)據(jù)的File Information ,可以看 到轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲信息(Dims);或者在Layer Manager中的輻射定標(biāo).dat數(shù)據(jù)右鍵單 擊，選擇 View Metada

29、ta (或直接雙擊 Radio_Calib.dat 文件),在 Metadata Viewer 對話框中選擇Raster ,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息如下圖。圖 3.4 Metadata Viewer 對話框4.2大氣校正1研究區(qū)域的平均高程計算(1)利用ENVI打開DEM影像dem.dat及上述輻射定標(biāo)后的數(shù)據(jù)，此DEM數(shù)據(jù)與輻射定標(biāo)的TM影像數(shù)據(jù)范圍一致。在工具箱中，選擇 Statistics Compute Statistics ,在 Compute StatisticsInput圖 3.5 Compute Statistics Input Files對話框在 Compute Statistics

30、 Parameters 對話框中，選中直方圖( Histograms )復(fù)選框OK,得到該研究區(qū)平均高程值為2362.645327 。圖3.6平均高程2 FLAASH大氣校正（1）在工具箱中, 選擇 Radiometric Correction f Atmospheric Correction Module -FLAASHAtmospheric Correction ,雙擊打開 FLAASH Atmospheric Correction Model Input Parameters 對話框。（2）單擊 Input Radiance Image 按鈕，在 FLAASH Input File 窗口

31、 中選擇 Radio_Calib.dat 文件（圖 7）, OK 在彈出的 Radiance Scale Factors 對話框，選擇 Use single scale factor for all bands, 并將 Single scale factor 設(shè)為 1。圖3.7輸入定標(biāo)文件(3) OK,回至ij FLAASH Atmospheric Correction Model Input Parameters 對話框，發(fā)現(xiàn) 對話框中部分參數(shù)信息已經(jīng)自動填充，但仍有部分需要人工填充的，以及成像時間并不準(zhǔn)確，用寫字板打開 MTL.txt 文件，查看準(zhǔn)確成像時間等數(shù)，以及上文計算出平均高程，已

32、知 landsat7衛(wèi)星地高度大約為705km,最后置FLAASH參數(shù)如下：傳感器類型(SensorType） : Landsat TM7 經(jīng)度（Lat ）: 27 26 17.90 緯度（Lon）： 102 15 42.65 衛(wèi)星高 3*3 Views 進(jìn)行9視圖顯示，然后在前 7個視圖中分別顯示變換后的主分量變換圖像的7波段。(4)點(diǎn)擊主菜單上的 View - Link Views打開對話框，點(diǎn)擊 Link ALL 將所有視圖地理關(guān)聯(lián)，點(diǎn)擊OK。然后在任意視圖里拖動圖像，對比觀察 7個不同分量圖像特點(diǎn)。圖3.24關(guān)聯(lián)視圖(5)在工具箱中，選擇 Transform PCA Rotation

33、Inverse PCA Rotation打開逆主分量變換對話框，選擇剛才生成的主分量圖像，選擇前三個波段:圖3.25選擇波段然后點(diǎn)擊OK,在彈出對話框中選擇上一步輸出的.sta 文件 設(shè)置輸出文件名，完成逆主分量變換。圖3.26主分量變換結(jié)果五、總結(jié)本次上機(jī)鍛煉我們的是對遙感影像的輻射定標(biāo)、校正、影像增強(qiáng)。輻射定標(biāo)是針對傳感器而言的，輻射校正是對每個成像過程進(jìn)行校正。而大氣校正是為了消除大氣對影像的影響。FLAASH模型是基于輻射傳輸方程的大氣校正。輻射增強(qiáng)是為了突出圖像的某種信息，削弱或除去不必要信息。 在對圖像做平滑處理時， 我們采用了中值濾波、均值濾波處理。圖像銳化是為了突出邊緣和輪廓信

34、息。通過多光譜的四則運(yùn)算，讓我們對NDVI的提取有了一個簡單的了解。多光譜影像特征變換的目的是為了去相關(guān)， 有助于信息提取。 而主分量變化是就 均方誤差最小來說的最佳正交變換。上機(jī)實(shí)習(xí)四 遙感圖像水體提取一、上機(jī)實(shí)習(xí)目的復(fù)習(xí)水體反射光譜特性，掌握利用ENVI設(shè)計、計算水體指數(shù)的方法，掌握利用ENVI軟件進(jìn)行基于地物指數(shù)的地物提取的流程方法。二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)武漢地區(qū)水體豐富的 Landsat 8 影像：landsat8_wuhan_water 。三、上機(jī)實(shí)習(xí)要求與思考題.利用ENVI計算實(shí)驗(yàn)圖像的 NDWI圖4.1 NDWI結(jié)果.利用NDWI設(shè)置閾值提取水體并進(jìn)行后處理，觀察提取結(jié)果還存在哪些不足？

35、即便設(shè)置閾值提取水體后并進(jìn)行閉運(yùn)算處理，有時無法將水體與陰影區(qū)分出來，提取結(jié)果仍比實(shí)際水體要多。圖4.2水體提取結(jié)果.有的學(xué)者利用coastal或blue波段代替綠波段，利用短波紅外swir波段代替近紅外波段NDW進(jìn)行改進(jìn)，思考可以進(jìn)行這樣改進(jìn)的原理，并生成改進(jìn)后的水體指數(shù)圖像，與經(jīng)典NDW對比。RGEM段5, 4, 3是標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像，用于植被，通過改進(jìn)我們可以減少誤差， 得到更準(zhǔn)確的水體數(shù)據(jù)。選才? Layer_6,Layer4,Layer1波段進(jìn)行處理，與經(jīng)典 NDW對比，結(jié)果如圖（左圖-經(jīng)典，右圖-改進(jìn)）：圖4.2水體提取結(jié)果選做內(nèi)容：.利用改進(jìn)后的水體指數(shù)進(jìn)行水體提取與經(jīng)典的NDW結(jié)

36、果進(jìn)行比較。通過結(jié)果我們可以看到利用 coastal或blue波段代替綠波段，利用短波紅外 swir波 段代替近紅外波段 NDW進(jìn)行改進(jìn)的圖像相比于經(jīng)典NDWI圖像提取的水土更加完整和飽和。圖4.3改進(jìn)結(jié)果比較四、提取原理與過程提取原理水體的反射率在可見光范圍內(nèi)總體上比較低，一般為3%4%并具有隨波長增大逐漸降低的特征，其反射率在藍(lán)綠波段最高，在近紅外波段最低，幾乎完全吸收，在短波紅外波段同樣反射率幾乎為 0,因此水體在影像上呈暗色調(diào)，水陸界線相對比較清楚，波長較短的波段（藍(lán)、綠波段）和較長的波段（近紅外、短波紅外）的影像灰度值有明顯差異，利用此特征可以設(shè)計水體指數(shù)將水體提取出來。操作步驟1計

37、算水體指數(shù)影像打開ENVI,點(diǎn)擊匚打開landsat8_wuhan_water.hdr，選擇543波段顯示實(shí)驗(yàn)影像。圖4.4 543波段顯示實(shí)驗(yàn)影像根據(jù)水體反射特性，經(jīng)典的水體指數(shù)NDWI =（綠波段-近紅外波段）/ （綠波段-近紅外波段），對于lansat8圖像，即為第三波段和第五波段，如下圖所示參Ldnddt fiBand MarrwBandwidth (pmResolution (m)Hand (0.43 - 0.4$30.Band 2 Blue.0.45 - O,S130.Band 3 Green0,53 - Q.5930.Band 4 RedOjM - 0.6730,Band 5 N

38、IRQIS - 0.8830,Band SWIR 11.57 - 1.6530.Band 7 swift 22.11 - 2.293Q.圖4.5波段參考(根據(jù)水體特性，利用其他波段代替藍(lán)波段、近紅外可以計算改進(jìn)的NDWI如MNDWI =(綠波段-短波紅外波段)/ (綠波段-短波紅外波段)在工具箱中,選擇 Band Algebra f Band Math ,在 Enter an expression 中輸入MNDWt學(xué)表達(dá)式“(float(b1)-float(b2)/(float(b1)+float(b2)”。圖4.6 NDWI波段運(yùn)算公式輸入在彈出的 Variables to Bands Pa

39、irings 窗口中，針對 B1和 B2變量，分別從Available Bands list 列表中的文件landsat8_wuhan_water 中選擇對應(yīng)波段，并選擇文件輸出路徑及名稱。圖4.7對應(yīng)波段選擇單擊OK MNDW計算的結(jié)果如圖所示，其中白色(高亮度)代表水體。圖4.8 NDWI計算結(jié)果2水體指數(shù)影像設(shè)置閾值提取水體在水體指數(shù)圖像上，水體數(shù)值較大，非水體較小，打開 Cursor Value窗口，可以通過鼠標(biāo)移動觀察水體和非水體的數(shù)值，通過觀察發(fā)現(xiàn)，對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，水體的NDWI數(shù)值一般大于0.45 。圖4.9水體NDWI因此再次在工具箱中選擇Band Algebra Band Ma

40、th ,雙擊彈出 Band Math對話框，在 Enter an expression 中輸入b1 gt 0.45 。單擊 Add to List 。圖4.10水體閾值分割公式(3)在彈出的Variablesto Bands Pairings 窗口中，針對 B1 波段（新），從 AvailableBands list列表中選擇生成的 NDW及:件，并選擇文件輸出路徑和文件名稱。力wb to圖4.11水體分割波段選擇(4) 單擊OK按鈕，水體提取結(jié)果如圖4.12所示。y 今 10111 PlrttHlk! Kag V , Fiat mh-.j e醉 jh ta*圖4.12水體提取結(jié)果3水體提取后

41、處理Convolutions工具箱中，選擇 Filter Convolutions and Morphology ,雙擊彈出and Morphology Tool對話框。圖 4.13Convolutions and Morphology Tool 窗口單擊 Morphology 按鈕，選擇 Closing , Kernal Size 設(shè)置為 5, style 選擇 Binary 。單擊Apply To File 按鈕，彈出 Morphology Input File 窗口，選擇參與閉運(yùn)算的文件，設(shè)置文件名及路徑。單擊OK彈出水體進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波后的處理結(jié)果，通過比較，可發(fā)現(xiàn)誤提的細(xì)小陰影已經(jīng)被濾除了。-一 4圖4.