ENVI監(jiān)督分類制圖操作

ENVI快速制圖2021/6/271數(shù)據(jù)的輸入輸出（波段組合）圖像顯示與分析（數(shù)據(jù)介紹）圖像預(yù)處理（幾何校正、鑲嵌）影像信息提?。ūO(jiān)督分類，分類統(tǒng)計(jì)）專題制圖成果報告遙感圖像處理流程2021/6/272

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要求：影像行列號為153031，另一景行列號為153032，且年份必須為2009-2012年內(nèi)。Landsat衛(wèi)星采用的全球參考系為WRS(worldwidereferencesystem)，是國際上非常具有代表意義的全球參考系之一。WRS是依據(jù)衛(wèi)星地面軌跡的重復(fù)特性，結(jié)合星下點(diǎn)成像特性而形成的固定地面參考網(wǎng)格。其WRS參考系網(wǎng)格與Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù)的成像區(qū)域緊密的契合，WRS網(wǎng)格的二維坐標(biāo)采用PATH和ROW進(jìn)行標(biāo)識。

目前WRS有兩個系統(tǒng)，分別為WRS1（1983年之前的參考系，Landsat1-3號衛(wèi)星采用此參考系）和WRS2（1983年之后的參考系，Landsat4，5，7號衛(wèi)星采用此參考系）。

選擇數(shù)據(jù)2021/6/273

如前面敘述到的，WRS1是1983年之前的參考系，Landsat1-3號衛(wèi)星采用此參考系，而WRS2是1983年之后的參考系，Landsat4，5，7號衛(wèi)星采用此參考系。而Landsat7由于2003年出現(xiàn)故障，此后的影像均有黑色條帶，即使可以去除黑帶，但均處理后影像對后期使用依然有影響。因此，我選擇下載的范圍是Landsat4，5的TM影像。且要盡量選擇云量少，植被多的季節(jié)的影像。2021/6/274數(shù)據(jù)介紹下載地址：（美國地質(zhì)探索）/LT51530312011225KHC00是landset5的TM影像行列號為153031是2011年第225天拍攝的，LT51530322010238KHC00是landset5的TM影像行列號為153032是2011年第238天拍攝的。在envi中打開下載的影像展開mapinfo，我們可以看到我們下載的衛(wèi)星影像的地理信息以及分辨率等信息。2021/6/275組合多波段數(shù)據(jù)打開主菜單下file->openimagefile彈出enterdatafilenames窗口，選中要打開的七個波段數(shù)據(jù)，點(diǎn)打開。打開結(jié)果如右圖所示。2021/6/276將我們下載的多個波段的數(shù)據(jù)存為envi的標(biāo)準(zhǔn)格式，可達(dá)到組合波段的目的。在newfilebuilder窗口中（右圖）點(diǎn)擊improtfile按鈕，導(dǎo)入文件。2021/6/277這里要注意的是，輸出文件的波段順序是按照你導(dǎo)入數(shù)據(jù)的順序定的，所以，在導(dǎo)入文件時，我們要按波段的順序來進(jìn)行導(dǎo)入，正確順序應(yīng)如右圖所示，從上到下波段1至波段7按順序排列。反之，導(dǎo)入順序?yàn)閬y序，輸出波段序列號不代表原波段信息。通過這一步，我們得到了兩個組合文件將其命名為：LT51530322010238KHC00_組合LT51530312011225KHC00_組合。2021/6/278幾何校正在主菜單下，file->openimagefile打開：LT51530322010238KHC00_組合LT51530312011225KHC00_組合。并使LT51530312011225KHC00_組合在display窗口中顯示出來。我們先對其進(jìn)行校正。2021/6/279為了方便幾何校正時找點(diǎn)，我們可以先從谷歌中將這兩景影像的范圍大致確定出來。確定范圍只需要分別知道這兩景影像的四個角的經(jīng)緯度坐標(biāo)即可。操作如下：2021/6/2710在usgs首頁中path/row項(xiàng)中，選擇“面”選項(xiàng)并輸入行列號，點(diǎn)show，即會出現(xiàn)我們這景影像在地球上的位置及影像四個角的經(jīng)緯度信息。2021/6/2711在谷歌地球中創(chuàng)建影像范圍

打開谷歌，在谷歌中點(diǎn)擊添加地標(biāo)按鈕，將影像八個角的經(jīng)緯度分別輸入到地標(biāo)屬性中對應(yīng)框內(nèi)，點(diǎn)確定。2021/6/2712主菜單下打開：map->registration->selectGCPs:imagetomap。彈出projectionselection。設(shè)置內(nèi)容如左圖(即與影像信息一致)。設(shè)置完后點(diǎn)OK，彈出groudcotrolpointsselection窗口。2021/6/2713分別在谷歌和影像上找到同名點(diǎn)。在谷歌中添加地標(biāo)，并在影像zoom中用十字叉絲對準(zhǔn)該點(diǎn)。2021/6/2714將地標(biāo)屬性中的坐標(biāo)復(fù)制粘貼到groundcontrolpointsselection窗口中對應(yīng)的位置上。2021/6/2715為了快速確定點(diǎn)的位置，可以使用以下方法。在影像display窗口中單擊右鍵，選pixellocator，彈出pixellocator窗口，該窗口會顯示十字叉絲對準(zhǔn)的點(diǎn)的坐標(biāo)。這里我們也可以手動輸入坐標(biāo)，然后點(diǎn)apply，十字叉絲就會對準(zhǔn)我們輸入的坐標(biāo)的位置。2021/6/2716選擇控制點(diǎn)時，盡可能使控制點(diǎn)在影像上均勻分布，控制點(diǎn)數(shù)目在20個左右即可。RMSError小于1，即說明控制點(diǎn)選取的合格，我們可以通過點(diǎn)showlist查看具體控制點(diǎn)信息，可看出哪個點(diǎn)的誤差最大，通過刪除誤差大的點(diǎn)或移動該點(diǎn)位置來減小控制點(diǎn)的誤差。2021/6/2717經(jīng)調(diào)整使得控制點(diǎn)誤差在允許范圍內(nèi)后，點(diǎn)groundcontrolpointsselection面板中options->warpfile,進(jìn)行幾何校正圖的輸出。2021/6/2718選擇要進(jìn)行幾何校正的影像文件：2021/6/2719在registrationparameters面板中，選擇多項(xiàng)式幾何校正，雙線性內(nèi)插法，給定路徑及文件名，點(diǎn)OK。2021/6/2720用這種方法，將兩景影像校正完。我們就得到了兩張校正影像：LT51530312011225KHC00_幾何校正LT51530322010238KHC00_幾何校正2021/6/2721鑲嵌打開主菜單下map->mosaicking->georeferenced。彈出mapbasedmosaic窗口。導(dǎo)入之前校正過的兩景影像：LT51530312011225KHC00_幾何校正LT51530322010238KHC00_幾何校正2021/6/2722在mosaic窗口頂層的圖層上單擊右鍵，選editentry，彈出entry窗口。將背景值設(shè)為0，（在feathering處將值填為30去除鑲嵌后影像上的黑色虛線。羽化值越大，朦朧范圍越寬，羽化值越小，朦朧范圍越窄。）。設(shè)置完成點(diǎn)OK。2021/6/2723背景值設(shè)置后效果如左圖所示。再在mosaic窗口中打開file->apply2021/6/2724彈出mosaicparameters窗口，使用雙線性內(nèi)插法bilinear，指定路徑，給出文件名設(shè)置完畢點(diǎn)OK。2021/6/2725右圖為鑲嵌后影像（沒有使用羽化的效果）鑲嵌后影像中有黑色虛線，在前面已經(jīng)講過可以用羽化的方法消除黑線，考慮到羽化會使黑線周邊范圍的圖邊緣變成朦朧的效果

，所以這里以及后面使用的影像均未羽化。2021/6/2726監(jiān)督分類經(jīng)過仔細(xì)觀察影像中土地的利用現(xiàn)狀，我將影像土地利用類型分為五類：耕地，居民地，水體，未利用地，以及林地。在打開鑲嵌后影像的image窗口菜單欄點(diǎn)overlay->regionofinterest…彈出roitool窗口，在window項(xiàng)中選zoom項(xiàng)，在zoom窗口中進(jìn)行繪制感興趣區(qū)。2021/6/2727在zoom中繪制感興趣區(qū)，繪制好該區(qū)域后，單擊右鍵自動閉合，再單擊右鍵自動填充顏色(如左圖)。且在roitool窗口中會自動添加剛才繪制的感興趣區(qū)。2021/6/2728左鍵單擊roiname列下方的對應(yīng)行的方框，可更改類別名稱（如左圖），單擊右鍵color可更改顏色（如右圖）。2021/6/2729繪制成果列表如下：2021/6/2730點(diǎn)roitool窗口下的file->saverois彈出waveroistosave窗口，全選樣本目標(biāo)，給定路徑及文件名點(diǎn)OK，保存分類樣本。2021/6/2731查看可分離性。Roitool窗口下，options->computeroiseparability。2021/6/2732在彈出的selectinputfileforroiseparability窗口中，選擇要分類的文件(左圖)點(diǎn)OK，彈出roiseparabilitycalculation窗口，選中分類樣本（右圖），點(diǎn)OK。2021/6/2733分離性低于1.8的需要重新選擇，而這個分類樣本中各類別的分離性均在1.8以上，說明這個分類樣本是合格的。2021/6/2734為了使背景不參與分類，我們需要建掩膜文件，來分離背景。這里，我們先繪制一個邊界，并保存為：邊界_掩膜.roi，以供后面建立掩文件使用。繪制方法如之前介紹的繪制感興趣區(qū)方法相同。2021/6/2735打開主菜單下Classification->supervised->maximumlikelihood。在classificationinputfile選中要進(jìn)行分類的圖，在maskoptions中選建立掩膜文件。2021/6/2736在彈出的maskdefintion窗口中選擇options下的導(dǎo)入剛才我們保存的邊界_掩膜.roi文件。2021/6/2737會彈出如左圖的提示框，確認(rèn)信息點(diǎn)OK，彈出maskdefinitioninputrois窗口，選中剛才導(dǎo)入的邊界。2021/6/2738在maskdefinition窗口中選中剛才導(dǎo)入的文件。給定路徑點(diǎn)和文件名掩膜文件.roi點(diǎn)OK。這里要注意的是，在selectmaskband項(xiàng)中會出來剛才我們建立的掩膜文件如果出現(xiàn)則證明建立掩膜成功。如果沒出現(xiàn)，則證明沒建成功，這樣就無法使背景不參與分類。（但是只要按前面說的步驟做，就不會建立掩膜不成功了。）2021/6/2739參數(shù)設(shè)置如下，這里點(diǎn)preview即可預(yù)覽分類圖2021/6/2740分類圖與原圖效果對比（左為原圖，右為分類后圖）。我們發(fā)現(xiàn)，雖然背景沒有參與分類，但分類后圖的圖案以外的地方都是灰色，不過，后面我們會對其進(jìn)行修改。2021/6/2741分類后處理在display窗口中打開overlay->classification。在彈出的窗口中選中分類后的影像。如下圖。2021/6/2742彈出interactiveclasstool窗口，點(diǎn)maskedpixels前的黑色方框，并將其前面的方框打上小對勾，使其處于激活狀態(tài)。2021/6/2743在interactiveclasstool窗口中選options->editclasscolors/names…2021/6/2744彈出calsscolormapediting在selectedclasses項(xiàng)中選中maskedpixels，然后點(diǎn)color，將其改為黑色。2021/6/2745修改maskpixels顏色后：使用這種方法還可以更改分類樣本中的其它類別的顏色。2021/6/2746在display窗口中右鍵選linkdaplaying…（設(shè)置如右圖中l(wèi)inkdisplays窗口，點(diǎn)OK）將兩幅圖鏈接起來。便于查看對比分類效果。2021/6/2747經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)左圖中有一塊林地被分為了耕地。2021/6/2748使用將范圍內(nèi)某一類像元并入其他一類別。在interactiveclasstool面板中點(diǎn)edit->mode:polygondeleteformclass。2021/6/2749在interactiveclasstool面板中先點(diǎn)耕地前的方形色塊，再點(diǎn)菜單欄edit->setdeleteclassvalue，彈出setdeleteclassvalue窗口(右圖)。我們要將耕地并入到林地，所以setdeleteclassvalue窗口選擇要并入到的類應(yīng)該是林地。2021/6/2750在image窗口中圈出要并入到林地的范圍2021/6/2751處理后效果：2021/6/2752這里還可以使用另一種方法：將一定范圍內(nèi)像元都并入其他一個類別中。在interactiveclasstool面板中，選擇edit->mode:polygonaddclass。2021/6/2753在interactiveclasstool面板中，鼠標(biāo)左鍵單擊：“未利用土地”前面的方形色塊，讓“未利用地”類別處于激活狀態(tài)。選擇一個編輯窗口：inage,在image窗口中繪制多邊形，多邊形以內(nèi)的類別全部歸于“未利用地”一類。2021/6/2754找到我們要處理的區(qū)域：2021/6/2755繪制要更改的區(qū)域，2021/6/2756處理后。2021/6/2757用以上方法，將分類后影像中局部錯分、漏分、的像元，以這樣手動的方式進(jìn)行修改，處理完后，保存文件。2021/6/2758分類統(tǒng)計(jì)先打開分類影像以及原影像（鑲嵌影像）選擇主菜單classification->postclassification->classstatistics。2021/6/2759彈出classificationinputfile窗口，選中分類文件，2021/6/2760在statisticsinputfile窗口中選擇原始影像：2021/6/2761在classselection窗口中全選分類樣本中的類別，點(diǎn)OK2021/6/2762勾選基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)，矩陣以及直方圖，使輸出結(jié)果顯示在屏幕上四個復(fù)選框。也可以勾選使其輸出成文件的形式。2021/6/2763查看統(tǒng)計(jì)結(jié)果：這里展示了原始影像中文件路徑以文件名，整景影像的像元數(shù)，分類后各類別像元數(shù)，及占總像元數(shù)的百分比。2021/6/2764結(jié)果驗(yàn)證選擇主菜單->basictools->regionofinterest->deleterois,將之前打開的roi文件刪除，避免這些roi干擾分類驗(yàn)證。選擇主菜單->basictools->regionofinterest->restoresavedroifile,打開“驗(yàn)證樣本”文件。2021/6/2765選擇主菜單->classification->postclassification->confusionmatrix->usinggroundtruthrois,選擇分類影像。2021/6/2766在彈出的matchclasses窗口默認(rèn)參數(shù)，點(diǎn)OKConfusionmatrixparameters窗口中默認(rèn)參數(shù)，點(diǎn)OK2021/6/2767得到分類精度評價混淆矩陣2021/6/2768分類精度評價混淆矩陣分析：總體分類精度(overallaccuracy)：等于被正確分類的總和除以總像元數(shù)。被正確分類的像元數(shù)目沿著混淆矩陣的對解線分布，總像元數(shù)等于所有真實(shí)參考源的像元總數(shù)。如：overallaccuracy=(31226/32145)97.1411%Kappa系數(shù)(kappacoefficient)：它是通過把所有真實(shí)參考的像元總數(shù)乘以混淆矩陣對角線的和，再減去某一類中真實(shí)參考像元與該類中被分類總數(shù)之積之后，再除以像元總數(shù)的平方減去某一類中真實(shí)參考像元總數(shù)與該類中被分類像元總數(shù)之積對所有類別求和的結(jié)果。Kappa系數(shù)值越大說明其分類效果越好。2021/6/2769錯分誤差：指被分為用戶感興趣的類，而實(shí)際屬于另一類的像元，它顯示在混淆矩陣?yán)锩妗Ｈ纾罕环诸惡蟾匾还灿?134個像元，其中有5581個耕地像元被分為耕地，81個林地像元被分為耕地，393個居民地像元被分為耕地，以及79個未利用地像元被分為耕地。水體錯分誤差為：0耕地錯分誤差為：（81+393+79）/6134*100%=9.01%林地錯分誤差為:100/2313*100%=4.32%居民地錯分誤差為：（59+35）/18223*100%=0.51%未利用地錯分誤差為：(28+97+47)/3960*100%=4.34%

2021/6/2770漏分誤差：指本身地表真實(shí)分類，而沒有被分類器分到相應(yīng)類別中的像元數(shù)。如：在本例中的林地類，有真實(shí)參考像元2294個，其中2213個正確分類，其余81個被錯分為耕地。水體漏分誤差為：28/1543*100%=1.81%耕地漏分誤差為（59+97）/5737*100%=2.71%林地漏分誤差為：81/2294*100%=3.53%居民地漏分誤差為：（393+47）/18569*100%=2.37%未利用地漏分誤差為：（79+100+35）/3960=5.4%2021/6/2771制圖精度：是指分類器將整個影像的像元正確分為A類的像元數(shù)與A類真實(shí)參考總數(shù)的比率。如：耕地5581個被正確分為耕地，耕地真實(shí)值5737個其制圖精度為：5581/5737*100%=97.28%林地：96.47%水體：98.19%居民地：97.63%未利用地：94.65%

2021/6/2772用戶精度：是指正確分到A類的像元總數(shù)與分類器將整個影像分為A類，總數(shù)的比率。如：耕地5581個被正確分為耕地，耕地總共被劃分為耕地的有6134，其耕地用戶精度為：5581/6134*100%=90.98%水體：100%居民地：99.48%林地：95.68%未利用地：95.66%2021/6/2773快速制圖在打開著分類影像的image窗口中打開：file->quickmap->newquickmap。2021/6/2774彈出quickmapdefault窗口，在這個窗口中設(shè)置輸出圖的尺寸，單位，影像放置方向以及比例尺。設(shè)置完畢點(diǎn)OK。在彈出的quickmapimageselection窗口中，根據(jù)需要調(diào)整出圖區(qū)域及圖大小?？梢杂檬髽?biāo)在紅線處拖動，也可在imagesize處輸入值或點(diǎn)黑色小三角調(diào)整值。完成設(shè)置后點(diǎn)OK，若設(shè)置不合適，在后面的窗口中也可進(jìn)行更改。2021/6/2775彈出quickmapparameters窗口：2021/6/2776MainTitle文本框：輸入地圖標(biāo)題“153031及153032地區(qū)土地類型圖”；Font：選擇TrueType61-80中的微軟雅黑(如左圖)；Size：25。LowerLeftText文本框：在對話框中使用鼠標(biāo)右鍵單擊，在彈出的菜單中選擇LoadProjectionInfo(如右圖)，從ENVI頭文件中加載影像的投影信息，對投影信息稍作修改，如將英文改成中文字符，增加影像拍攝時間信息、制圖時間等信息，這里不做更改；Font：選擇TrueType61-80中的微軟雅黑(如左圖)

；Size：10。2021/6/2777在LowerRightText文本框中，輸入制圖單位信息和制圖時間。Font：選擇TrueType61-80中的微軟雅黑；Size：10。根據(jù)本專題的目的，將ScaleBars、GridLines、NorthArrow前面的復(fù)選框選中。單擊GridLines項(xiàng)中的Font，設(shè)置字體為Roman1，消除經(jīng)緯度單位中的“?”亂碼。設(shè)置MapGridSpacing項(xiàng)：10000，公里網(wǎng)的間隔。指北針樣式設(shè)置如下圖：2021/6/2778設(shè)置完畢，選擇SaveTemplate，選擇輸出文件路徑及文件名，點(diǎn)擊OK，將快速制圖的模板結(jié)果保存為153031及153032快速制圖模板.qm，以備下次使用。2021/6/2779在display窗口中點(diǎn)overlay->annotation，彈出annotation:text窗口。