遙感技術原理與應用

1、實驗一：ERDAS視窗的基本操作一、實驗目的：初步了解目前主流的遙感圖象處理軟件ERDAS的主要功能模塊，在此基礎 上，掌握視窗操作模塊的功能和操作技能，為遙感圖像的幾何校正等后續(xù)實習奠 定基礎。二、實驗原理：視窗功能介紹；文件菜單操作；實用菜單操作；顯示菜單操作；矢量和刪格 菜單操作等。視窗操作是ERDAS軟件操作的基礎，ERDAS所有模塊都涉及到視窗操作。 本實驗要求掌握視窗的基本功能，熟練掌握圖像顯示操作和矢量菜單操作，從而 為深入理解和學習ERDAS軟件打好基礎。二維視窗(圖1-1)是顯示刪格圖像、矢量圖形、注記文件、AOI等數(shù)據(jù) 層的主要窗口。通過實際操作，掌握視窗菜單的主要功能、視

2、窗工具功能。重點掌握ERDAS圖表面板菜單條；ERDAS圖表面板工具條；掌握視窗菜單 功能和視窗工具功能等基本操作。三、實驗步驟：圖像顯示操作(Display an Image)第一步：啟動程序(Start Program )視窗菜單條：Fileopen RasterLayerSelect Layer To Add 對話框。 第二步：確定文件(Determine File )Raster option )在Select Layer To Add對話框中有File和Raster Option兩個選擇項，其 中FileRaster option )參數(shù)項含義實例Look in確定文件目錄examp

3、lesFile name確定文件名xs_truecolor-_sub.imgFile of type確定文件類型IMAGINE Image (*.img )Recent選擇近期操作過的 文件Go to改變文件路徑表1-1圖像文件確定參數(shù)第三步設置參數(shù) (第四步：打開圖像(Open Raster Layer )實用菜單操作了解光標查詢功能；量測功能；數(shù)據(jù)疊加功能；文件信息操作；三維圖像操作等。四、實驗結(jié)果及分析：通過對ERDAS視窗的操作，掌握了文件菜單操作、實用菜單操作、顯示菜 單操作、矢量和刪格菜單操作等。同時也掌握了 ERDAS圖表面板菜單條，ERDAS 圖表面板工具條，掌握視窗菜單功能和

4、視窗工具功能等基本操作；并且了解光標 查詢功能、量測功能、數(shù)據(jù)疊加功能、文件信息操作、三維圖像操作等。學到了 很多，操作能力也提高了不少，對此軟件有了更進一步的了解，同時加深了對課 本知識的理解和記憶，為下面的實驗操作打下必要的基礎。實驗二：遙感圖像的幾何校正一、實驗目的：通過實習操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法和步驟，深刻理解遙感圖 像幾何校正的意義。二、實驗原理：校正前的圖像看起來是由行列整齊的等間距像元點組成的，但實際上，由于 某種幾何畸變，圖像中像元點間所對應的地面距離并不相等。校正后的圖像亦是 由等間距的網(wǎng)格點組成的，且以地面為標準，符合某種投影的均勻分布，圖像中 格網(wǎng)的交點可以

5、看作是像元的中心。校正的最終目的是確定校正后的圖像的行列 數(shù)值，然后找到新圖像中每一像元的亮度值。三、實驗步驟：圖像校正的具體過程第一步：顯示圖像文件(Display Image Files)首先，在ERDAS圖標面板中點擊Viewer圖表兩次，打開兩個視窗(Viewer1/Viewer2 )，并將兩個視窗平鋪放置，操作過程如下:ERDAS 圖表面板菜單條：Session Title Viewers然后，在Viewerl中打開需要校正的Lantsat圖像：tmAtlanta,img 在Viewer2中打開作為地理參考的校正過的SPOT圖像： panAtlanta,img第二步：啟動幾何校正模塊

6、(Geometric Correction Tool )Viewer1 菜單條： Raster Geometric Correction一 打開 Set Geometric Model 對話框(2 )一選擇多項式幾何校正模型：PolynomialOK一同時打開 Geo Correction Tools 對話框(3 )和 Polynomial Model Properties 對話框(4 )。在Polynomial Model Properties對話框中，定義多項式模型參數(shù)以及投 影參數(shù)：一 定義多項式次方(Polynomial Order ) :2一定義投影參數(shù)：(PROJECTION ):

7、略一Apply一Close 一 打開 GCP Tool Referense Setup 對話框(5 )圖 2-2 Set Geometric Model 對話框圖 2-3 Geo Correction Tools 對話框圖 2-4 Polynomial Properties 對話框圖 2-5 GCP Tool Referense Setup 對話框第三步：啟動控制點工具(Start GCP Tools )圖2-6 Viewer Selection Instructions首先，在GCP Tool Referense Setup對話框（圖5 ）中選擇采點模式: 一 選擇視窗采點模式：Existi

8、ng ViewerOK一打開 Viewer Selection Instructions 指示器（圖 2-6 ） 在顯示作為地理參考圖像panAtlanta,img的Viewer2中點擊左鍵一打開 reference Map Information 提示框（圖 2-7 ） ； OK一此時，整個屏幕將自動變化為如圖7所示的狀態(tài)，表明控制點工具被啟動，進入控制點采點狀態(tài)。進入控制點采點狀態(tài)。圖 2-7 reference Map Information 提示框TiU Tk-rr Ehl 也心圖2-8控制點采點第四步：采集地面控制點（Ground Control Point ）GCP的具體采集過程：

9、在圖像幾何校正過程中，采集控制點是一項非常重要和繁重的工作，具體 過程如下：-在GCP工具對話框中，點擊Select GCP圖表，進入GCP選擇狀態(tài)；-在GCP數(shù)據(jù)表中，將輸入GCP的顏色設置為比較明顯的黃色。-在Viewerl中移動關聯(lián)方框位置，尋找明顯的地物特征點，作為輸入 GCP 。-在GCP工具對話框中，點擊Create GCP圖標，并在Viewer3中點擊 左鍵定點，GCP數(shù)據(jù)表將記錄一個輸入GCP，包括其編號、標識碼、X坐 標和Y坐標。-在GCP對話框中，點擊Select GCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)。-在GCP數(shù)據(jù)表中，將參考GCP的顏色設置為比較明顯的紅色，-在Viewe

10、r2中，移動關聯(lián)方框位置，尋找對應的地物特征點，作為參 考 GCP。-在GCP工具對話框中，點擊Create GCP圖標，并在Viewer4中點擊 左肩頂巔，系統(tǒng)將自動將參考點的坐標(X、Y)顯示在GCP數(shù)據(jù)表中。9、在GCP對話框中，點擊SelectGCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)， 并將光標移回到Viewerl中，準備采集另一個輸入控制點。10、不斷重復1-9，采集若干控制點GCP，直到滿足所選定的幾何模型 為止，爾后，沒采集一個InputGCP，系統(tǒng)就自動產(chǎn)生一個Ref. GCP， 通過移動Ref. GCP可以優(yōu)化校正模型。第五步：采集地面檢查點(Ground Check Point)

11、以上采集的GCP的類型均為控制點，用于控制計算，建立轉(zhuǎn)換模型及多項 式方程，。下面所要采集的GCP類型是檢查點。(略)第六步：計算轉(zhuǎn)換模型(Compute Transformation)在控制點采集過程中，一般是設置為自動轉(zhuǎn)換計算模型。所以隨著控制點 采集過程的完成，轉(zhuǎn)換模型就自動計算生成。在 Geo-Correction Tools 對話框中，點擊 Display Model Properties 圖 表，可以查閱模型。第七步：圖像重采樣(Resample the Image)重采樣過程就是依據(jù)未校正圖像的像元值，計算生成一幅校正圖像的過程。 原圖像中所有刪格數(shù)據(jù)層都要進行重采樣。ERDAS

12、 IMAGE提供了三種最常用的重采樣方法。略 圖像重采樣的過程：首先，在 Geo-Correction Tools 對話框中選擇 Image Resample 圖標。然后，在Image Resample對話框中，定義重采樣參數(shù)；f 輸出圖像文件明(OutputFile ) :rectify.imgf 選擇重采樣方法(Resample Method ) :Nearest Neighborf定義輸出圖像范圍：f定義輸出像元的大?。篺設置輸出統(tǒng)計中忽略零值：f定義重新計算輸出缺省值：第八步：保存幾何校正模式(Save rectification Model )在Geo-Correction Tool

13、s對話框中點擊Exit按鈕，推出幾何校正過程， 按照系統(tǒng)提示，選擇保存圖像幾何校正模式，并定義模式文件，以便下一 次直接利用。第九步：檢驗校正結(jié)果(Verify rectification Result ) 基本方法：同時在兩個視窗中打開兩幅圖像，一幅是矯正以后的圖像，一 幅是當時的參考圖像，通過視窗地理連接功能，及查詢光標功能進行目視 定性檢驗。三、實驗結(jié)果及分析：通過此次實驗的操作，我學會了如何對遙感圖像進行幾何校正，然后對比了校正 后的圖像與原圖像的效果，更加深刻地知道了 ERDAS校正功能對現(xiàn)實工作的重要 性，同時讓我們把課堂上李老師給我們講的理論知識與實踐相結(jié)合。實驗三：遙感圖像的增

14、強處理一、實驗目的：通過上機操作，了解空間增強、輻射增強幾種遙感圖象增強處理的過程和方 法，加深對圖象增強處理的理解。二、實驗內(nèi)容：圖像對比度不夠，或希望突出的某些邊緣看不清，就可以用計算機圖像處理技術 來改善圖像質(zhì)量。三、實驗步驟：1、卷積增強(Convolution )卷積增強(Convolution )時將整個像元分塊進行平均處理，用于改變圖 像的空間頻率特征。卷積增強(Convolution )處理的關鍵是卷計算子 系數(shù)矩陣的選擇。該系數(shù)矩陣又稱卷積核(Kernal )。ERDAS IMAGINE 將常用的卷計算子放在一個名為default.klb的文件中，分為3*3， 5*5、7*7

15、 三組，每組又包括“ EdgeDetect/Low Pass/Horizontal/Vertical/Summary 等七種不同的處理方式。具體執(zhí)行過程如下：ERDAS 圖標面板菜單條：MainImage InterpreterSpatial enhancementconvolutionconvolution 對話框。Qiflpui File-Ke SelectionKernal Li心京 p.kJbJK巍_J_JJmodelsdefuli kfe3K3Edge Dstect 3tK3dge Enhance 3x3 Lqmj Pass33HaizDntd3i3 Summary 5k5Qiflp

16、ui File-Ke SelectionKernal Li心京 p.kJbJK巍_J_JJmodelsdefuli kfe3K3Edge Dstect 3tK3dge Enhance 3x3 Lqmj Pass33HaizDntd3i3 Summary 5k5Edge Detect 5k5 E dge E nharrceiULX 1253085.00癡M年lg;C Ffe(MM | Umgd 8 bitFiovn Inquiie BoxIgnore Zeo in Slais.SutKtf Definition:2484100 于f 日Coordrie TypeData Type:LRLR379

17、17徂如-三mmRfllriev* th*frtP th(Inquire RwtRel&liM FJI圖 3-1 Convolution 對話框2、直方圖均衡化(Histogram Equalization )直方圖均衡化實質(zhì)上是對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，是 定灰度范圍內(nèi)的像元數(shù)量大致相同。這樣，原來直方圖中間的峰頂部分對比 度得到增強，而兩側(cè)的谷底部分對比度降低，輸出圖像的直方圖是一較平的 分段直方圖。注意：認真對比直方圖均衡化前后的圖像差別，仔細觀察直方圖均衡化的效 果。511.001-511.00X:Y: LFILFI :Cancel511.001-511.00X:Y:

18、LFILFI :Cancel圖3-2直方圖均衡化 3、主成分變換主成分變換(Principal Component Analysis)是一種常用的數(shù)據(jù)壓縮方 法，它可以將具有相關性的多波段數(shù)據(jù)壓縮到完全獨立的較少的幾個波段 上，使圖像數(shù)據(jù)更易于解譯。ERDAS IMAGE提供的主成分變換功能最多等 對256個波段的圖象進行轉(zhuǎn)換壓縮。ERDAS圖標面板菜單條：Main 一Image Interporeter一 Spectral Enhancement 一Principial Comp 一Pincipal Components 對話框。圖3-3圖 3-3 Principal Component 對

19、話框 4、色彩變換（RGB to IHS ） 色彩變換是將遙感圖像從紅（R ）、綠（G ）、蘭（B ）三種顏色組成的色 彩空間轉(zhuǎn)換到以亮度（I ）、色度（H ）、飽和度（S ）作為定位參數(shù)的色 彩空間，以便使圖像的顏色與人眼看到得更接近。其中，亮度表示整個圖象的明 亮程度，取值范圍是0-1 ;色度代表像元的顏色，取值范圍為0-360 ；飽和度 代表顏色的純度，取值范圍是0-1。四、實驗結(jié)果及分析：通過此次實驗的操作，我掌握了如何對圖像進行卷積增強、直方圖均衡化、主成 分變換、色彩變換等基本的原理及操作步驟，通過實際操作，我的操作能力有提 高了不少，對此軟件的了解也越來越多。實驗四：遙感信息的復

20、合一、實驗目的：通過上機操作，初步掌握遙感信息復合的方法，深入理解遙感信息復合在信 息解譯中的意義。二、實驗原理：多光譜數(shù)據(jù)與高分辨率全色數(shù)據(jù)的融合。分辨率融合是遙感信息復合的一個主要方法，它使得融合后的遙感圖象既具有較好的空間分辨率，又具有多光譜特 征，從而達到增強圖象質(zhì)量的目的。三、實驗步驟：Main 一 Image Interporeter Spectral Enhancementresolution meger四、實驗結(jié)果及分析：通過此次實驗掌握了遙感信息的復合的方法，同時認識到遙感信息復合在信 息解譯中的重要性。實驗五：遙感圖像分類(監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類)一、實驗目的：理解計算機圖像

21、分類的基本原理以及監(jiān)督分類的過程，達到能熟練地對遙感 圖像進行監(jiān)督分類的目的。進一步理解計算機圖像分類的基本原理以及監(jiān)督分 類的過程，達到能熟練地對遙感圖像進行監(jiān)督分類的目的，同時深刻理解監(jiān)督分 類與非監(jiān)督分類的區(qū)別。二、實驗內(nèi)容：圖像分類就是基于圖像像元的數(shù)據(jù)文件值，將像元歸并成有限幾種類型、等 級或數(shù)據(jù)集的過程。常規(guī)計算機圖像分類主要有兩種方法：非監(jiān)督分類與監(jiān)督分 類。非監(jiān)督分類運用 ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique) 算法，完全按照像元的光譜特性進行統(tǒng)計分類，常常用于對分類區(qū)沒有什么了解 的情況。監(jiān)督分類比

22、非監(jiān)督分類更多地要用戶來控制，常用于對研究區(qū)域比較了解的情況。三、實驗步驟：（一）.ERDAS遙感圖像監(jiān)督分類。1、定義分類模板第一步：顯示要進行分類的圖像第二步：打開摸板編輯器并調(diào)整顯示字段圖5-1分類模板編輯器第三步：獲取分類模板信息指導學生掌握四中獲取分類模板信息方法中的兩種。第四步：保存分類模板2、評價分類模板介紹報警評價、可能性矩陣、直方圖三種分類模板評價方法。要求學生重點掌握 利用可能性矩陣方法評價分類模板。3、執(zhí)行監(jiān)督分類在監(jiān)督分類中，用于分類決策的規(guī)則是多層次的，如對非參數(shù)模板有特征空間、 平行六面體等方法。對參數(shù)模板有最大似然法、最小距離法等。但要注意對應用 范圍，如非參數(shù)模

23、板只能應用于非參數(shù)型模板；對于參數(shù)型模板，要使用參數(shù) 型規(guī)則。另外，使用非參數(shù)型模板，還要確定疊加規(guī)則和未分類規(guī)則。根據(jù)以上要求，指導學生理解并正確填寫監(jiān)督分類對話框，執(zhí)行監(jiān)督分類。圖5-2監(jiān)督分類對話框（二）.ERDAS遙感圖像非監(jiān)督分類:1、分類過程（Classification Procedure ）第一步：調(diào)出非監(jiān)督分類對話框指導學生掌握兩種方法。方法一：DATA PRETATION一UNSUPERVISED CLASSIFICATION.方法二： Classifier 圖標 一classification一unsupervised classification第二步：進行監(jiān)督分類調(diào)出

24、：unsupervised classification 對話框（圖 6-1 ），逐項填寫。注意問題：實際工作中常將分類數(shù)目取為最終分類數(shù)目的兩倍；收斂域值是指兩次分類結(jié)果相比保持不變的像原所占最大百分比。N umber of Classes:Initializing Options.Maximum Iterations:Convergence Threshold:-Classify zerosI nput Fl aster File: p.img) | germtm.imgOutput File: K.imggermtm_isodata.imgClustering Options:Proce

25、ssing Options:OKN umber of Classes:Initializing Options.Maximum Iterations:Convergence Threshold:-Classify zerosI nput Fl aster File: p.img) | germtm.imgOutput File: K.imggermtm_isodata.imgClustering Options:Processing Options:OK | Batch AOI.Cancel | Help圖 6-1 unsupervised classification 圖 6-1 unsupervised classification 對話框2、分類評價 (Evaluate Classification)第一步：顯示原圖像與分類圖像學會在同一個窗口中，同時打開兩個圖像.第二步：打開分類圖像屬性表并調(diào)整字段顯示順序第三步：給各個類別賦相應的顏色 第四步：不透明度設置FGenenio汕i0.00腿B.attD1 FGenenio汕i0.00腿B.attD1 Given岫 OLOOBlue瞬O