遙感技術(shù)原理與應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)一：ERDAS視窗的基本操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼醪搅私饽壳爸髁鞯倪b感圖象處理軟件ERDAS的主要功能模塊，在此基礎(chǔ) 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(shí)習(xí)奠 定基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)原理：視窗功能介紹；文件菜單操作；實(shí)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(chǔ)，ERDAS所有模塊都涉及到視窗操作。 本實(shí)驗(yàn)要求掌握視窗的基本功能，熟練掌握?qǐng)D像顯示操作和矢量菜單操作，從而 為深入理解和學(xué)習(xí)ERDAS軟件打好基礎(chǔ)。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(guò)實(shí)際操作，掌握視窗菜單的主要功能、視

2、窗工具功能。重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)步驟：圖像顯示操作(Display an Image)第一步：?jiǎn)?dòng)程序(Start Program )視窗菜單條：Fileopen RasterLayerSelect Layer To Add 對(duì)話框。 第二步：確定文件(Determine File )Raster option )在Select Layer To Add對(duì)話框中有File和Raster Option兩個(gè)選擇項(xiàng)，其 中FileRaster option )參數(shù)項(xiàng)含義實(shí)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(guò)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(shè)置參數(shù) (第四步：打開(kāi)圖像(Open Raster Layer )實(shí)用菜單操作了解光標(biāo)查詢功能；量測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：通過(guò)對(duì)ERDAS視窗的操作，掌握了文件菜單操作、實(shí)用菜單操作、顯示菜 單操作、矢量和刪格菜單操作等。同時(shí)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(biāo) 查詢功能、量測(cè)功能、數(shù)據(jù)疊加功能、文件信息操作、三維圖像操作等。學(xué)到了 很多，操作能力也提高了不少，對(duì)此軟件有了更進(jìn)一步的了解，同時(shí)加深了對(duì)課 本知識(shí)的理解和記憶，為下面的實(shí)驗(yàn)操作打下必要的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)二：遙感圖像的幾何校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)習(xí)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(shí)驗(yàn)原理：校正前的圖像看起來(lái)是由行列整齊的等間距像元點(diǎn)組成的，但實(shí)際上，由于 某種幾何畸變，圖像中像元點(diǎn)間所對(duì)應(yīng)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(diǎn)組成的，且以地面為標(biāo)準(zhǔn)，符合某種投影的均勻分布，圖像中 格網(wǎng)的交點(diǎn)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(shí)驗(yàn)步驟：圖像校正的具體過(guò)程第一步：顯示圖像文件(Display Image Files)首先，在ERDAS圖標(biāo)面板中點(diǎn)擊Viewer圖表兩次，打開(kāi)兩個(gè)視窗(Viewer1/Viewer2 )，并將兩個(gè)視窗平鋪放置，操作過(guò)程如下:ERDAS 圖表面板菜單條：Session Title Viewers然后，在Viewerl中打開(kāi)需要校正的Lantsat圖像：tmAtlanta,img 在Viewer2中打開(kāi)作為地理參考的校正過(guò)的SPOT圖像： panAtlanta,img第二步：?jiǎn)?dòng)幾何校正模塊

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

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

8、ng ViewerOK一打開(kāi) 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(diǎn)擊左鍵一打開(kāi) reference Map Information 提示框（圖 2-7 ） ； OK一此時(shí)，整個(gè)屏幕將自動(dòng)變化為如圖7所示的狀態(tài)，表明控制點(diǎn)工具被啟動(dòng)，進(jìn)入控制點(diǎn)采點(diǎn)狀態(tài)。進(jìn)入控制點(diǎn)采點(diǎn)狀態(tài)。圖 2-7 reference Map Information 提示框TiU Tk-rr Ehl 也心圖2-8控制點(diǎn)采點(diǎn)第四步：采集地面控制點(diǎn)（Ground Control Point ）GCP的具體采集過(guò)程：

9、在圖像幾何校正過(guò)程中，采集控制點(diǎn)是一項(xiàng)非常重要和繁重的工作，具體 過(guò)程如下：-在GCP工具對(duì)話框中，點(diǎn)擊Select GCP圖表，進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)；-在GCP數(shù)據(jù)表中，將輸入GCP的顏色設(shè)置為比較明顯的黃色。-在Viewerl中移動(dòng)關(guān)聯(lián)方框位置，尋找明顯的地物特征點(diǎn)，作為輸入 GCP 。-在GCP工具對(duì)話框中，點(diǎn)擊Create GCP圖標(biāo)，并在Viewer3中點(diǎn)擊 左鍵定點(diǎn)，GCP數(shù)據(jù)表將記錄一個(gè)輸入GCP，包括其編號(hào)、標(biāo)識(shí)碼、X坐 標(biāo)和Y坐標(biāo)。-在GCP對(duì)話框中，點(diǎn)擊Select GCP圖標(biāo)，重新進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)。-在GCP數(shù)據(jù)表中，將參考GCP的顏色設(shè)置為比較明顯的紅色，-在Viewe

10、r2中，移動(dòng)關(guān)聯(lián)方框位置，尋找對(duì)應(yīng)的地物特征點(diǎn)，作為參 考 GCP。-在GCP工具對(duì)話框中，點(diǎn)擊Create GCP圖標(biāo)，并在Viewer4中點(diǎn)擊 左肩頂巔，系統(tǒng)將自動(dòng)將參考點(diǎn)的坐標(biāo)(X、Y)顯示在GCP數(shù)據(jù)表中。9、在GCP對(duì)話框中，點(diǎn)擊SelectGCP圖標(biāo)，重新進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)， 并將光標(biāo)移回到Viewerl中，準(zhǔn)備采集另一個(gè)輸入控制點(diǎn)。10、不斷重復(fù)1-9，采集若干控制點(diǎn)GCP，直到滿足所選定的幾何模型 為止，爾后，沒(méi)采集一個(gè)InputGCP，系統(tǒng)就自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)Ref. GCP， 通過(guò)移動(dòng)Ref. GCP可以優(yōu)化校正模型。第五步：采集地面檢查點(diǎn)(Ground Check Point)

11、以上采集的GCP的類型均為控制點(diǎn)，用于控制計(jì)算，建立轉(zhuǎn)換模型及多項(xiàng) 式方程，。下面所要采集的GCP類型是檢查點(diǎn)。(略)第六步：計(jì)算轉(zhuǎn)換模型(Compute Transformation)在控制點(diǎn)采集過(guò)程中，一般是設(shè)置為自動(dòng)轉(zhuǎn)換計(jì)算模型。所以隨著控制點(diǎn) 采集過(guò)程的完成，轉(zhuǎn)換模型就自動(dòng)計(jì)算生成。在 Geo-Correction Tools 對(duì)話框中，點(diǎn)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(guò)程就是依據(jù)未校正圖像的像元值，計(jì)算生成一幅校正圖像的過(guò)程。 原圖像中所有刪格數(shù)據(jù)層都要進(jìn)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(guò)程：首先，在 Geo-Correction Tools 對(duì)話框中選擇 Image Resample 圖標(biāo)。然后，在Image Resample對(duì)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定義輸出像元的大小：f設(shè)置輸出統(tǒng)計(jì)中忽略零值：f定義重新計(jì)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(duì)話框中點(diǎn)擊Exit按鈕，推出幾何校正過(guò)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(yàn)校正結(jié)果(Verify rectification Result ) 基本方法：同時(shí)在兩個(gè)視窗中打開(kāi)兩幅圖像，一幅是矯正以后的圖像，一 幅是當(dāng)時(shí)的參考圖像，通過(guò)視窗地理連接功能，及查詢光標(biāo)功能進(jìn)行目視 定性檢驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)的操作，我學(xué)會(huì)了如何對(duì)遙感圖像進(jìn)行幾何校正，然后對(duì)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(duì)現(xiàn)實(shí)工作的重要 性，同時(shí)讓我們把課堂上李老師給我們講的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)三：遙感圖像的增

14、強(qiáng)處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)上機(jī)操作，了解空間增強(qiáng)、輻射增強(qiáng)幾種遙感圖象增強(qiáng)處理的過(guò)程和方 法，加深對(duì)圖象增強(qiáng)處理的理解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：圖像對(duì)比度不夠，或希望突出的某些邊緣看不清，就可以用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù) 來(lái)改善圖像質(zhì)量。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1、卷積增強(qiáng)(Convolution )卷積增強(qiáng)(Convolution )時(shí)將整個(gè)像元分塊進(jìn)行平均處理，用于改變圖 像的空間頻率特征。卷積增強(qiáng)(Convolution )處理的關(guān)鍵是卷計(jì)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(jì)算子放在一個(gè)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(guò)程如下：ERDAS 圖標(biāo)面板菜單條：MainImage InterpreterSpatial enhancementconvolutionconvolution 對(duì)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(duì)話框2、直方圖均衡化(Histogram Equalization )直方圖均衡化實(shí)質(zhì)上是對(duì)圖像進(jìn)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(lái)直方圖中間的峰頂部分對(duì)比 度得到增強(qiáng)，而兩側(cè)的谷底部分對(duì)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(rèn)真對(duì)比直方圖均衡化前后的圖像差別，仔細(xì)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(guān)性的多波段數(shù)據(jù)壓縮到完全獨(dú)立的較少的幾個(gè)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(duì)256個(gè)波段的圖象進(jìn)行轉(zhuǎn)換壓縮。ERDAS圖標(biāo)面板菜單條：Main 一Image Interporeter一 Spectral Enhancement 一Principial Comp 一Pincipal Components 對(duì)話框。圖3-3圖 3-3 Principal Component 對(duì)

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(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)的操作，我掌握了如何對(duì)圖像進(jìn)行卷積增強(qiáng)、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(guò)實(shí)際操作，我的操作能力有提 高了不少，對(duì)此軟件的了解也越來(lái)越多。實(shí)驗(yàn)四：遙感信息的復(fù)

20、合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)上機(jī)操作，初步掌握遙感信息復(fù)合的方法，深入理解遙感信息復(fù)合在信 息解譯中的意義。二、實(shí)驗(yàn)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(fù)合的一個(gè)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(dá)到增強(qiáng)圖象質(zhì)量的目的。三、實(shí)驗(yàn)步驟：Main 一 Image Interporeter Spectral Enhancementresolution meger四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)掌握了遙感信息的復(fù)合的方法，同時(shí)認(rèn)識(shí)到遙感信息復(fù)合在信 息解譯中的重要性。實(shí)驗(yàn)五：遙感圖像分類(監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫庥?jì)算機(jī)圖像

21、分類的基本原理以及監(jiān)督分類的過(guò)程，達(dá)到能熟練地對(duì)遙感 圖像進(jìn)行監(jiān)督分類的目的。進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)圖像分類的基本原理以及監(jiān)督分 類的過(guò)程，達(dá)到能熟練地對(duì)遙感圖像進(jìn)行監(jiān)督分類的目的，同時(shí)深刻理解監(jiān)督分 類與非監(jiān)督分類的區(qū)別。二、實(shí)驗(yàn)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?dú)w并成有限幾種類型、等 級(jí)或數(shù)據(jù)集的過(guò)程。常規(guī)計(jì)算機(jī)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(yùn)用 ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique) 算法，完全按照像元的光譜特性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，常常用于對(duì)分類區(qū)沒(méi)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(lái)控制，常用于對(duì)研究區(qū)域比較了解的情況。三、實(shí)驗(yàn)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(jìn)行分類的圖像第二步：打開(kāi)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(dǎo)學(xué)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(píng)價(jià)分類模板介紹報(bào)警評(píng)價(jià)、可能性矩陣、直方圖三種分類模板評(píng)價(jià)方法。要求學(xué)生重點(diǎn)掌握 利用可能性矩陣方法評(píng)價(jià)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(duì)非參數(shù)模板有特征空間、 平行六面體等方法。對(duì)參數(shù)模板有最大似然法、最小距離法等。但要注意對(duì)應(yīng)用 范圍，如非參數(shù)模

23、板只能應(yīng)用于非參數(shù)型模板；對(duì)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(dǎo)學(xué)生理解并正確填寫監(jiān)督分類對(duì)話框，執(zhí)行監(jiān)督分類。圖5-2監(jiān)督分類對(duì)話框（二）.ERDAS遙感圖像非監(jiān)督分類:1、分類過(guò)程（Classification Procedure ）第一步：調(diào)出非監(jiān)督分類對(duì)話框指導(dǎo)學(xué)生掌握兩種方法。方法一：DATA PRETATION一UNSUPERVISED CLASSIFICATION.方法二： Classifier 圖標(biāo) 一classification一unsupervised classification第二步：進(jìn)行監(jiān)督分類調(diào)出

24、：unsupervised classification 對(duì)話框（圖 6-1 ），逐項(xiàng)填寫。注意問(wèn)題：實(shí)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(duì)話框2、分類評(píng)價(jià) (Evaluate Classification)第一步：顯示原圖像與分類圖像學(xué)會(huì)在同一個(gè)窗口中，同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)圖像.第二步：打開(kāi)分類圖像屬性表并調(diào)整字段顯示順序第三步：給各個(gè)類別賦相應(yīng)的顏色 第四步：不透明度設(shè)置FGenenio汕i0.00腿B.attD1 FGenenio汕i0.00腿B.attD1 Given岫 OLOOBlue瞬O