2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  遙感綜合性課程設(shè)計</b></p><p><b>  目錄</b></p><p><b>  一、前言2</b></p><p>  1.遙感的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>  2.遙感的發(fā)展趨勢2</p><p&

2、gt;  3.課程設(shè)計的目的和意義2</p><p>  二、ENVI系統(tǒng)介紹3</p><p>  1.ENVI簡介3</p><p>  2.ENVI功能概覽3</p><p>  3.ENVI的擴(kuò)展模塊4</p><p>  4.ENVI特點(diǎn)5</p><p>  5.ENVI

3、優(yōu)勢5</p><p>  三、Landsat影像數(shù)據(jù)的下載6</p><p><b>  四、圖像預(yù)處理7</b></p><p>  1.圖像的多波段合成7</p><p><b>  2.圖像的切割7</b></p><p>  3.圖像的重采樣8</

4、p><p>  五、文件的存取與顯示8</p><p>  1.影像文件的打開8</p><p><b>  2.圖像顯示9</b></p><p>  3.圖像的頭文件資料的獲取和編輯10</p><p>  4.圖像的存取11</p><p>  5.灰度圖像和彩

5、色圖像的顯示11</p><p>  6.剖面和波譜圖11</p><p><b>  六、影像分析12</b></p><p>  1.影像統(tǒng)計分析12</p><p><b>  2.圖像增強(qiáng)14</b></p><p>  3.專題信息提取16</p&

6、gt;<p>  七、定義感興趣區(qū)(ROI)及分類18</p><p><b>  1.監(jiān)督分類18</b></p><p>  2.非監(jiān)督分類22</p><p>  八、分類后處理(PostClassification)24</p><p><b>  1.分類統(tǒng)計24</b&

7、gt;</p><p>  2.兩個分類結(jié)果的比較24</p><p><b>  3.類別集群24</b></p><p><b>  4.類別篩選25</b></p><p><b>  5.類的合并25</b></p><p><b&

8、gt;  6.類的疊合25</b></p><p>  7.修改類的顏色25</p><p><b>  九、制圖輸出26</b></p><p>  1.圖形的整飾26</p><p><b>  2.圖形輸出27</b></p><p>  十、圖像

9、存取的舉例說明28</p><p>  十一、課程設(shè)計總結(jié)29</p><p><b>  一、前言</b></p><p>  1.遙感的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>  當(dāng)前遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入多平臺、多傳感器、多角度全方位立體觀測的發(fā)展階段,多空間尺度、多時間尺度以及多光譜尺度的海量衛(wèi)星遙感獲取技術(shù)已經(jīng)形成。遙感

10、觀測技術(shù)的迅猛發(fā)展對遙感的數(shù)據(jù)處理、分析與應(yīng)用提出了更高的要求,國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多套綜合性、專用性的遙感影像處理軟件。其中ENVI是一套功能強(qiáng)大的遙感影像綜合處理系統(tǒng),在諸多功能方面有著其它同類軟件不可比擬的優(yōu)勢。</p><p><b>  2.遙感的發(fā)展趨勢</b></p><p> ?。?)在傳感器研制中增加適用的波譜范圍</p><p>

11、;  (2)不斷提高傳感器的空間分辨率</p><p>  (3)遙感圖像處理軟硬件的不斷提高</p><p> ?。?)多層次遙感的應(yīng)用</p><p>  (5)遙感與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合</p><p>  (6)遙感與全球定位系統(tǒng)的結(jié)合</p><p> ?。?)集成不同遙感信息源</p><

12、p>  (8)遙感信息源與非遙感信息源的信息復(fù)合和融合技術(shù)大量研究。</p><p>  3.課程設(shè)計的目的和意義</p><p> ?。?)加深理解和鞏固遙感的相關(guān)知識。</p><p> ?。?)培養(yǎng)運(yùn)用ENVI軟件獨(dú)立分析問題、解決問題的實際工作能力;</p><p>  學(xué)會統(tǒng)計選定區(qū)域影像的光譜特征,并用直方圖表示出來,提取主

13、成分信息,并進(jìn)行圖像色彩變換突出專題信息比較典型的地物。</p><p>  (3)培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣和科學(xué)素養(yǎng),為今后工作打好基礎(chǔ);</p><p>  (4)提高遙感專題信息提取、遙感綜合應(yīng)用技術(shù)能力; </p><p> ?。?)鍛煉自主編程設(shè)計遙感圖像處理算法的能力。</p><p>  二、ENVI系統(tǒng)介紹</p>

14、<p><b>  1.ENVI簡介</b></p><p>  ENVI(TheEnvironmentforVisualizingImages)軟件是一套開創(chuàng)性的圖像處理系統(tǒng)。它是為經(jīng)常使用衛(wèi)星和航空遙感數(shù)據(jù)的人員設(shè)計的,以滿足其眾多特定需要。通過創(chuàng)新并友好的界面,ENVI可以為任何尺寸和類型的圖像提供全面的數(shù)據(jù)可視化和分析。</p><p>  2.

15、ENVI功能概覽</p><p>  ENVI在提供靈活的顯示以及基于地理坐標(biāo)的圖像瀏覽功能的同時,簡化了對海量多波段數(shù)據(jù)集、圖像尺寸、波譜圖和波譜庫以及感興趣區(qū)圖像的全面交互式處理過程。ENVI提供了大量交互式功能,包括:X、Y、Z剖面;圖像裁切;線性和非線性直方圖以及對比度拉伸;顏色表等。</p><p>  ENVI功能不僅局限于它的交互式模式——它可以作用于整個數(shù)據(jù)文件,也可以作用

16、于所選取的子集。ENVI為用戶提供了一整套的工具,用于處理全色圖像、AVHRR數(shù)據(jù)、LandsatMSS數(shù)據(jù)、LandsatTM數(shù)據(jù)、其它多光譜和高光譜圖像/以及來源于當(dāng)前和未來的改進(jìn)型SAR系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。</p><p>  ENVI提供的非監(jiān)督分類方法包括K均值法和ISOdata方法。ENVI還提供各種分類后處理的工具,包括:對分類的聚合、篩選和合并;對分類的交互式顯示;生成用于估計分類精度的混淆矩陣和Kapp

17、系數(shù)統(tǒng)計;生成用于選擇決策閾值的ROC曲線。</p><p>  ENVI為高光譜數(shù)據(jù)提供了一整套的處理工具,包括使用圖像或波譜庫端元進(jìn)行線性波譜分離和匹配濾波的特定制圖工具;訪問波譜庫,并將波譜庫波譜與圖像波譜相比較。</p><p>  ENVI還包含全面的SAR處理功能。除了可以使用所有標(biāo)準(zhǔn)ENVI處理程序?qū)走_(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以外,ENVI還提供了許多特定的雷達(dá)數(shù)據(jù)分析工具,包括:獲取

18、標(biāo)準(zhǔn)SAR格式的Radarsat和ERS-1數(shù)據(jù);從CEOS格式數(shù)據(jù)中瀏覽和讀取頭文件信息;消除天線增益畸變;斜距校正;生成入射角圖像;自適應(yīng)和紋理濾波;合成彩色圖像;大范圍的極化數(shù)據(jù)分析工具。</p><p>  最后,ENVI提供了將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到最終地圖格式的工具。</p><p>  3.ENVI的擴(kuò)展模塊</p><p>  (1)數(shù)字高程提取(DEMEx

19、traction):</p><p>  數(shù)字高程提取模塊允許用戶從立體像對影像中提取高程數(shù)據(jù),如ASTER、IKONOS、OrbView-3、QuickBird以及SPOT衛(wèi)星數(shù)據(jù)。</p><p>  (2)NITF和NSIF模塊:</p><p>  該模塊支持讀取和寫入NITF格式以及NSIF格式的影像數(shù)據(jù)。ENVI的NITF模塊,允許需要NITF證的軟件環(huán)

20、境的用戶利用ENVI提供了影像分析功能。</p><p>  (3)快速大氣糾正模塊FLAASH:</p><p>  FLAASH是由世界領(lǐng)先的光學(xué)現(xiàn)象研究機(jī)構(gòu)光譜科學(xué)研究所,以及US空軍研究所(AFRL)以及光譜信技術(shù)應(yīng)用中心(SITAC)。FLAASH允許用戶精確的去除大氣的影響。查看FLAASH用戶向?qū)慝@取FLAASH模塊的詳細(xì)資料。</p><p>&l

21、t;b>  4.ENVI特點(diǎn)</b></p><p>  (1)先進(jìn)、可靠的影像分析工具——全套影像信息智能化提取工具,全面提升影像的價值。</p><p>  (2)專業(yè)的光譜分析——高光譜分析一直處于世界領(lǐng)先地位。</p><p>  (3)隨心所欲擴(kuò)展新功能——底層的IDL語言可以幫助用戶輕松地添加、擴(kuò)展ENVI的功能,甚至開發(fā)定制自己的專業(yè)

22、遙感平臺。</p><p>  (4)流程化圖像處理工具——ENVI將眾多主流的圖像處理過程集成到流程化(Workflow)圖像處理工具中,進(jìn)一步提高了圖像處理的效率。</p><p>  (5)與ArcGIS的整合——從2007年開始,與ESRI公司的全面合作,為遙感和GIS的一體化集成提供了一個典型的解決方案。</p><p><b>  5.ENVI

23、優(yōu)勢</b></p><p>  ENVI的優(yōu)勢之一在于它為圖像處理提供了獨(dú)一無二的技術(shù)——它使用交互式的功能將基于波段和基于文件的技術(shù)相結(jié)合。當(dāng)打開一個數(shù)據(jù)輸入文件時,它的波段被保存在一個列表中,可以在其他系統(tǒng)功能內(nèi)使用。如果打開了多個文件,不同數(shù)據(jù)類型的波段可以被當(dāng)作一組數(shù)據(jù)來處理。</p><p>  ENVI的優(yōu)勢之二在于它功能強(qiáng)大的可視化界面,該界面是由全面的算法庫所

24、支撐的。用戶可以通過一個友好的圖形用戶界面(GUI),使用交互式點(diǎn)擊選擇的方法對ENVI提供的所有基礎(chǔ)圖像處理工具進(jìn)行訪問。</p><p>  ENVI的優(yōu)勢之三在于它一直致力于解決圖像處理領(lǐng)域中的一些常見問題并取得了顯著成果,包括:非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型的輸入;大幅圖像的瀏覽和分析;用戶自定義的對分析功能的簡單擴(kuò)展(插件程序)。ENVI軟件含眾多學(xué)科所需的許多圖像處理工具,而且為用戶根據(jù)自身策略自定義程序提供了很強(qiáng)的

25、靈活性。</p><p>  三、Landsat影像數(shù)據(jù)的下載</p><p>  學(xué)習(xí)遙感影像的處理首先要學(xué)會遙感影像數(shù)據(jù)的下載,而本次課程設(shè)計作業(yè)的主要內(nèi)容是利用ENVI軟件處理Landsat應(yīng)先數(shù)據(jù),故在這里簡單描述一下Landsat影像數(shù)據(jù)的下載方法。</p><p>  首先輸入Landsat影像數(shù)據(jù)的下載網(wǎng)址(http://www.landsat.org

26、/)點(diǎn)擊進(jìn)入主頁面(如右圖),然后點(diǎn)擊網(wǎng)頁最上面的(Search for imagery)從中選擇Landsat Ortho(Free)點(diǎn)擊進(jìn)入后按照網(wǎng)站要求的兩步做:</p><p>  STEP 1:點(diǎn)擊Path-Row Finder,然后通過鼠標(biāo)的拖動和縮放找到唐山的Path-Row坐標(biāo)數(shù)據(jù)。(唐山Path:122,Row:032)</p><p>  STEP 2:點(diǎn)擊Landsa

27、t TM Data即WPS2進(jìn)入后將已經(jīng)查到的Path-Row數(shù)據(jù)輸入然后點(diǎn)擊Download即可完成遙感數(shù)據(jù)的下載。</p><p><b>  四、圖像預(yù)處理</b></p><p>  1.圖像的多波段合成</p><p>  由于從Landsat網(wǎng)站下載的影像數(shù)據(jù)為7個單波段的影像數(shù)據(jù)文件,要完成對影像的分析處理就必須首先將其合成一個多

28、波段的影像數(shù)據(jù)文件。其合成方法為首先將各單波段文件依次打開(打開時應(yīng)從Band 7到Band 1依次按順序打開)然后點(diǎn)擊(ENVI:File>>Save File As>>ENVI Standard)在New File Builder中選擇上述7個單波段文件,并輸入生成合成影像的文件名即可完成遙感影像的多波段合成工作。(同時點(diǎn)擊Available Band List:File>>Availiable

29、Files List點(diǎn)擊Options即可完成對波段名的更改)</p><p><b>  2.圖像的切割</b></p><p>  ENVI:Basic Tools>> Resize Data >> Resize Data Input File對話框。</p><p> ?、龠x擇需要切割的原始圖像;②選擇Spatia

30、l Subset或Spectral Subset方式;③若設(shè)置空間切割方式Spatial Subset或Spectral Subset點(diǎn)擊Image,(若設(shè)置波段范圍Spectral Subset>>File Spectral Subset選擇波段;若要根據(jù)已選擇的感興趣區(qū)域進(jìn)行切割,可用ENVI:Basic Tools>>Subset Data via ROIs;若要使用與上次輸入的空間大小相同的文件空間子集,

31、點(diǎn)擊 Previous 按鈕);④出現(xiàn)Subset by Image對話框,Subset的尺寸用2種形式,移動圖像上的方框或直接填寫samples/lines(列/行)值。</p><p><b>  3.圖像的重采樣</b></p><p>  ENVI:Basic Tools>> Resize Data >> Resize Data Inp

32、ut File對話框選擇需要采樣的原始圖像—OK >>Resize Data Parameters——調(diào)整 Output File Dimensions的像元數(shù);選擇采用方法 >> 文件輸出。</p><p>  五、文件的存取與顯示</p><p><b>  1.影像文件的打開</b></p><p>  ENVI可

33、以自動讀取以下類型的文件:HDF、Landsat 7 Fast (.Fst)、ERDAS 8.x (.img)、ERDAS 7.x (.lan)、PCI(.pix)、AVHRR、TIFF、GeoTIFF、MrSID、RADARSAT、ER Mapper、SRF、HDF、PDS、MAS-50、NLAPS、SeaWiFs、MRLC(.dda)、JPEG、BMP。數(shù)據(jù)仍保留它原來的格式,必須的信息從數(shù)據(jù)頭文件中讀取。操作步驟如下:</p

34、><p>  第一步:在主菜單上選擇File>>Open Image File,打開Enter Data Filename對話框。</p><p>  第二步:點(diǎn)擊要選擇的文件名,單擊“Open”。假如打開的文件無相關(guān)文件特征的頭文件,則會彈出如下圖Header Information對話框,進(jìn)入第三步;假如打開文件自帶與文件特征相關(guān)的頭文件時,進(jìn)入第四步。</p>

35、<p>  第三步:在“Head Info”對話框中輸入影像列數(shù)、行數(shù)、波段數(shù)、字節(jié)的偏移量。</p><p>  第四步:點(diǎn)擊“OK”,可選的波段會包含在“可用的波段列表中Available Bands List中。</p><p>  其它類型的文件如鏈接文件、外部文件以及以前文件的打開與上述影像文件的打開相類似,不再一一敘述。</p><p><

36、;b>  2.圖像顯示</b></p><p>  由一組三個不同的圖像窗口組成:主圖像窗口、滾動窗口、縮放窗口。</p><p> ?。?)主圖像Image窗口:(400*400)100%顯示(全分辨率顯示)scroll的方框,可交互式分析、查詢信息。主圖像窗口內(nèi)的功能菜單:在主圖像窗口內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,切換隱藏子菜單的開啟和關(guān)閉。該"Functions&quo

37、t;菜單控制所有的ENVI交互顯示功能,這包括:圖像鏈接和動態(tài)覆蓋;空間和波譜剖面圖;對比度拉伸;彩色制圖;諸如ROI的限定、光標(biāo)位置和值、散點(diǎn)圖和表面圖等交互特征;諸如注記、網(wǎng)格、圖像等值線和矢量層等的覆蓋(疊置);動畫以及顯示特征。</p><p>  2)滾動Scroll窗口:全局,重采樣(降低分辨率)顯示一幅圖像。只有要顯示的圖像比主圖像窗口能顯示的圖象大時,才會出現(xiàn)滾動窗口。滾動窗口位置和大小最初在en

38、vi.cfg文件中被設(shè)置并且可以被修改。</p><p>  縮放Zoom窗口:(200*200)顯示image的方框??s放系數(shù)(用戶自定義)出現(xiàn)在窗口標(biāo)題欄的括號中。</p><p>  3.圖像的頭文件資料的獲取和編輯</p><p>  ENVI:File>EditENVIHeader,選擇相應(yīng)的文件。</p><p>  從He

39、aderInfo對話框里,可以點(diǎn)擊EditAttributes下拉菜單中的選項,調(diào)用編輯特定文件頭參數(shù)的獨(dú)立對話框。這些參數(shù)包括波段名、波長、地圖信息等。</p><p><b>  4.圖像的存取</b></p><p>  File>OpenImageFile當(dāng)你打開任何文件,可用波段列表(ABL)自動地出現(xiàn)。ABL列出該圖像文件的所有波段,并允許你顯示灰階

40、和彩色圖像、啟動新的顯示窗口、打開新文件、關(guān)閉文件,以及設(shè)置顯示邊框。</p><p>  選擇當(dāng)前活動顯示:從ABL(AvailableBandsList)內(nèi),點(diǎn)“Display#X”按鈕菜單(其中“X”是與顯示窗口標(biāo)題欄內(nèi)數(shù)字相對應(yīng)的數(shù)字),再從列表中選擇所需要的顯示。</p><p>  開始一個新的顯示,從按鈕菜單選擇“NewDisplay”,點(diǎn)擊“LoadBand”或“LoadR

41、GB”,以把選定的波段導(dǎo)入選定的顯示。</p><p>  5.灰度圖像和彩色圖像的顯示</p><p>  ENVI:File>>OpenImage>>AvailableBandsList(ABL)中選GrayScale或RGBColor模式。</p><p><b>  6.剖面和波譜圖</b></p>

42、<p>  Image:>>Tools>>Profiles,ENVI允許抽取水平的(X)、垂直的(Y)、波譜的(對每個像元為Z)以及任意的剖面圖。剖面圖顯示在單獨(dú)的圖表窗口,并且X、Y和Z剖面圖可以同時是激活的。鼠標(biāo)用來移動一個十字準(zhǔn)線并交互地選擇剖面圖。圖表窗口內(nèi)Options菜單下的AutoScaleY-Axis非常有用。</p><p>  六、影像分析

43、 </p><p><b>  1.影像統(tǒng)計分析</b></p><p> ?。?)統(tǒng)計特征分析 (ENVI:BasicTools>>Statistics>>ComputerStatistics) 在CalculateStatisticsParameters對話框中選擇統(tǒng)計類型(Basic、Histogram、Cov

44、ariance)。</p><p><b>  (2)主成分分析</b></p><p>  主成分分析(PCA)用多波段數(shù)據(jù)的一個線性變換,變換數(shù)據(jù)到一個新的坐標(biāo)系統(tǒng),以使數(shù)據(jù)的差異達(dá)到最大。這一技術(shù)對于增強(qiáng)信息含量、隔離噪聲、減少數(shù)據(jù)維數(shù)非常有用。ENVI能完成正向的和逆向的PC旋轉(zhuǎn)變化。分析結(jié)果如右圖:</p><p>  Transfo

45、rms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate.----選擇輸入文件---選擇輸出PC波段數(shù)---“SelectSubsetfromEigenvalues”---出現(xiàn)PCEigenValues繪圖窗口(每個節(jié)點(diǎn)是PC各分量的特征值,可進(jìn)一步計算PC各分量的方差百分比)。</p><p>  注意:主成

46、分分析要求分析圖像至少有兩個波段。</p><p><b> ?。?)獨(dú)立成分分析</b></p><p>  (ENVI:Transforms>>Independent Components>>Forward IC Rotation>>Computer New Statistics and Rotate)</p>

47、<p>  對多光譜或高光譜數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨(dú)立成分(IC)分析,可以將一組混合隨機(jī)信號轉(zhuǎn)換成相互獨(dú)立的成分。如果沒有信號混合的先驗信息,那么IC轉(zhuǎn)換可以作為一種盲源分離的工具。該變換基于獨(dú)立信號來源的非高斯假設(shè),并利用高階統(tǒng)計來反映典型的非高斯分布的高光譜數(shù)據(jù)集中感興趣的特征。IC轉(zhuǎn)換能夠分立圖像中只含小部分像素的感興趣特征。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有植被覆蓋的城市和裸地很容易識別出來</p><p>  遙感影像

48、處理中IC變換應(yīng)用包括維數(shù)減少、圖像特征提取、異常和目標(biāo)檢測、特征分析、分類、純凈像元提取、噪聲去除和制圖。</p><p> ?。?)相關(guān)分析(ENVI:BasicTools>>Statistics>>ComputerStatistics)</p><p><b>  2.圖像增強(qiáng)</b></p><p><b&

49、gt; ?。?)直方圖調(diào)整</b></p><p> ?、僦狈綀D匹配(Image:Enhance>>HistogramMatching)</p><p>  至少顯示兩幅圖像,從想更改直方圖的圖像(如“Display#1—PC1”)中,選擇Enhance>>HistogramMatching---‘MatchTo’選擇想匹配直方圖的圖像“Display#

50、2--V”---“OK”,保存直方圖匹配后的PC1’。</p><p>  查看兩圖像(PC1’與V)直方圖:點(diǎn)右鍵InteractiveStretching或選擇Functions>InteractiveStretching顯示直方圖;</p><p>  若需‘圖像替代’則要求兩直方圖輸入值相同,—可根據(jù)兩直方圖輸入值的關(guān)系,通過‘BandMath’使兩直方圖數(shù)值相同(PC1&#

51、39;變?yōu)镻C1’’)---保存PC1’’,可為下一步PC1’’圖像替代V,進(jìn)行HSV-RGB反變換作準(zhǔn)備。</p><p> ?、谥狈綀D的交互式拉伸(Image:Enhance>>InteractiveStretching) </p><p>  處理前 處理后</p><p>  ENVI用2%

52、的系統(tǒng)默認(rèn)線性拉伸值來顯示所有圖像(兩邊均舍去信息量的2%),經(jīng)過這樣處理后合成的假彩色圖像層次分明、地物差異大,各類地物易于判別。</p><p>  注:多在Scroll窗口對全局調(diào)整,分別調(diào)整R、G、B,使彩色更豐富(一般R、G敏感、B線性即可)。</p><p>  (2)彩色變換(ENVI:Transform>>ColorTransform):包括‘HSV-色調(diào)、飽和

53、度、數(shù)值'變換,‘HLS--色調(diào)、亮度、飽和度’變換等。</p><p><b>  (3)MNF變換</b></p><p>  最小噪聲分離(MinimumNoiseFraction,MNF)變換是同主分量變換相似的一種方法,它被用來分離數(shù)據(jù)中的噪聲,確定數(shù)據(jù)內(nèi)在的維數(shù),減少隨后處理的計算量(Green等人,1988;Boardman和Kruse,1994

54、)。MNF本質(zhì)上是兩次層疊的主成分變換。</p><p><b>  3.專題信息提取</b></p><p>  1.波段運(yùn)算獲取不同專題信息</p><p>  ENVI>>BasicTools>>bandmath</p><p><b>  具體操作是:</b><

55、/p><p>  打開BandMath對話框(如右圖),在Enteranexpression中鍵入:波段運(yùn)算表達(dá)式,點(diǎn)擊OK后將會出現(xiàn)VariablestoBandsPairings對話框。從可利用波段列表中,分別選擇(b1—b7)代表的波段,并鍵入待輸出的文件名,點(diǎn)擊OK即可。</p><p> ?。?)城市與鄉(xiāng)鎮(zhèn)的提取: TM1+TM7+TM3+TM5+TM6+TM2-TM4</p&

56、gt;<p>  (2)鄉(xiāng)鎮(zhèn)與村落: TM1+TM2+TM3+TM6+TM7-TM4-TM5</p><p> ?。?)河流的提取: TM5+TM6+TM7-TM1-TM2-TM4</p><p> ?。?)道路的提取:TM6-(TM1+TM2+TM3+TM4+TM5+TM7)</p><p>  波段運(yùn)算表達(dá)式的書寫應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</p>

57、;<p> ?、俦仨毷褂肐DL語言書寫波段表達(dá)式;</p><p> ?、谒袇⑴c運(yùn)算的波段必須具有相同的維數(shù);</p><p> ?、墼诓ǘ芜\(yùn)算之前,必須對參與運(yùn)算的波段進(jìn)行配準(zhǔn);</p><p>  ④表達(dá)式中的波段必須以Bn或bn的形式表示。</p><p>  合成彩色圖像:(ENVI:Transform>>

58、Synthetic Color Image) </p><p>  用Synthetic Color Image變換選項,可以將一幅灰階圖像變換成一幅彩色合成圖像。ENVI通過對圖像進(jìn)行高通和低通濾波,將高頻和低頻信息分開,使灰階圖像變換成彩色圖像。低頻信息被賦予色調(diào),高頻信息被賦予強(qiáng)度或顏色值,也用到了一個恒定的飽和度值。這些色調(diào)、飽和度和顏色值(HSV)數(shù)據(jù)被變換為紅、綠、藍(lán)(RGB)空間,生成一幅彩色圖像。

59、</p><p>  3.歸一化植被指數(shù)(NDVI)的提取: (ENVI:Transform>>NDVI)</p><p>  NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex)歸一化植被指數(shù):是一個普遍應(yīng)用的植被指數(shù),將多波譜數(shù)據(jù)變換成唯一的圖像波段顯示植被分布。NDVI值指示著像元中綠色植被的數(shù)量,較高的NDVI值預(yù)示著較多的綠色植被,不同時

60、相的植被指數(shù)可以用來監(jiān)測某一地區(qū)的植被覆蓋變化。NDVI變換可以用于AVHRR、LandsatMSS、LandsatTM、SPOT或AVIRIS數(shù)據(jù),也可以輸入其他數(shù)據(jù)類型的波段來使用。</p><p>  4.纓帽變換(ENVI:Transform>>TasseledCap)</p><p>  纓帽變換是一種通用的植被指數(shù),可以被用于Landsat MMS或Landsat

61、TM數(shù)據(jù)。對于Landsat MMS數(shù)據(jù),纓帽變換將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行正交變換,變成四維空間(土壤亮度指數(shù)、綠色植被指數(shù)、黃色成分指數(shù)、non-such指數(shù));對于Landsat TM數(shù)據(jù),纓帽植被指數(shù)又三個因子組成(亮度、綠度、濕度);對于Landsat 7 ETM纓帽變換生成6個輸出波段,包括(亮度、綠度、濕度、第四分量(噪聲)、第五分量、第六分量。</p><p>  七、定義感興趣區(qū)(ROI)及分類</p

62、><p>  1.監(jiān)督分類(SupervisedClassification)</p><p>  監(jiān)督分類,又稱訓(xùn)練分類法,即用被確認(rèn)類別的樣本像元去識別其它未知類別像元的過程。已被確認(rèn)類別的樣本像元是指那些位于訓(xùn)練區(qū)的像元。</p><p>  (1)訓(xùn)練樣本的選擇和優(yōu)化</p><p>  1)訓(xùn)練樣本的提?。≧OI區(qū)的選擇)</p&

63、gt;<p>  (ENVI:BasicTools>>RegionOfInterest>>ROItool)調(diào)出感興趣區(qū)工具窗口進(jìn)行樣本選擇(注意:必須事先打開一幅圖像),可以進(jìn)行樣本編輯(名稱,顏色,填充方式等),樣本選擇越精確,分類結(jié)果越好。感興趣區(qū)工具窗口的打開方式還有:Image:Overlay>>regionofInterest,或者直接在圖像窗口上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,再選擇ROITo

64、ol。</p><p>  根據(jù)前面的背景資料和預(yù)處理結(jié)果選擇分類圖像,建立各類地物的訓(xùn)練區(qū)。各類地物的解譯標(biāo)志,即地物的明顯特征是最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)其在影像上表現(xiàn)出的色調(diào)、紋理等特征,通過目視解譯方法用鼠標(biāo)在工作區(qū)影像圖上選擇其訓(xùn)練區(qū),并使訓(xùn)練區(qū)的分布盡量均勻。在實際的工作中,由于存在“同物異譜”的情況,因此對于同一種類型可能有多種不同的特征。為此,我們可以對同一地物選擇多個訓(xùn)練區(qū),分類后再合并。</

65、p><p>  提取訓(xùn)練樣本的具體操作如下:</p><p> ?、俅_定ROI的提取類型(ROITool:ROI_Type>>Polgon,Polyline,Point,Rectangel,Ellipse)和待操作窗口(主圖像窗口、滾動窗口或縮放窗口)。</p><p>  ②在圖像窗口上畫出感興趣區(qū),單擊鼠標(biāo)右鍵確定選擇形狀(此時可以拖動感興趣區(qū)域,用Ct

66、rl+鼠標(biāo)左鍵可以刪除),再次單擊右鍵確定此訓(xùn)練區(qū)(此時若要刪除訓(xùn)練區(qū),需要點(diǎn)擊ROITool窗口中的Delete控鍵,此操作將刪除所有該類型的感興趣區(qū)域)。ROITool窗口中將會顯示選擇區(qū)域的顏色和相關(guān)信息,其中,感興趣區(qū)域名稱(ROIName)和色彩可以修改??删湍骋活愑?xùn)練區(qū)選擇多個感興趣區(qū)域。</p><p> ?、墼擃愑?xùn)練區(qū)的選擇完成后,點(diǎn)擊ROITool窗口的NewRegion控鍵,再進(jìn)行另一類訓(xùn)練樣

67、本的選擇,其顏色將自動改變。按以上操作完成所有訓(xùn)練區(qū)的選擇。</p><p>  2)訓(xùn)練樣本的優(yōu)化和提純ROI</p><p>  上述步驟中選擇的某類訓(xùn)練樣本,可能混入了其他類型的樣本,為了提高圖像分類精度,需要對訓(xùn)練樣本進(jìn)行提純。N維可視化分析器(N—DimensionalVisualizer)即是對選擇的訓(xùn)練區(qū)像元進(jìn)行提純。當(dāng)某些像元始終聚集在一起運(yùn)動時,這些就是所需的最純像元;若

68、在運(yùn)動時,像元分成了兩個部分,則說明選擇了兩類地物的訓(xùn)練區(qū),需把此訓(xùn)練區(qū)像元分開處理。</p><p>  ROITool:File>>ExportROIston-DVisualizer>>n_DControl;n-DVisualizer</p><p>  讓訓(xùn)練區(qū)像元在n維空間內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(可以控制轉(zhuǎn)動速度Speed),當(dāng)轉(zhuǎn)到最能區(qū)分各類型訓(xùn)練區(qū)像元的位置時,停止

69、轉(zhuǎn)動,進(jìn)行樣本提純操作。即:</p><p>  ①在n-DVisualizer窗口中用鼠標(biāo)選擇某類訓(xùn)練區(qū)的純像元并點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵確定(可進(jìn)行多次選擇),再次單擊右鍵>>ExportClass,提純后的訓(xùn)練區(qū)將出現(xiàn)在ROITool窗口中。</p><p>  ②進(jìn)行下一個類型訓(xùn)練區(qū)的提純時,首先要在n-DVisualizer窗口中單擊右鍵>>NewClass,下面的操

70、作如前。如此,完成所有訓(xùn)練區(qū)的提純。</p><p> ?、塾?xùn)練區(qū)的保存:ROITool:File>>SaveROIs...</p><p><b>  (2)選擇分類方式</b></p><p>  分類方式包括平行六面體法(Parallelepiped)、最小距離法(Minimum Distance)、馬氏距離法(Mahalan

71、obis Distance)、最大似然法(Maximum Likelihood)、光譜角制圖法(Spectral Angle Mapper)、二進(jìn)制編碼法(Binary Encoding)、光譜信息散度法(Spectral Information Divergence)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(Neural Net)以及支持向量機(jī)(Suport Vector Matchine)分類法,選擇合適的分類方式。</p><p> 

72、 最大似然法(MaximumLikeloodClassification)</p><p>  ENVI:Classification>>supervised>>Maximumlikelihood>>ClassificationInputFile選擇分類的圖像>>MaximumlikelihoodParameters選擇訓(xùn)練樣本,設(shè)置說明。</p>&

73、lt;p>  最大似然分類假定每個波段每一類統(tǒng)計呈均勻分布,并計算給定像元屬于一特定類別的可能性。除非選擇一個可能性閾值,所有像元都將參與分類。每一個像元被歸到可能性最大的那一類里。</p><p><b> ?。?)分類</b></p><p>  引入影像—>確定分類范圍和波段—>選擇訓(xùn)練樣本—>給定閾值—>確定存儲路徑和文件名—OK

74、。下圖為最大似然分類方法的結(jié)果與真彩色圖像的對比。</p><p>  2.非監(jiān)督分類(UnsupervisedClassification)</p><p>  非監(jiān)督分類:是指人們事先對分類過程不施加任何先驗知識,僅憑據(jù)遙感影像第五的光譜特征的分布規(guī)律,隨其自然地進(jìn)行盲目的分類。其分類結(jié)果,只是對不同的類別達(dá)到了區(qū)分,并不確定類別的屬性,其屬性是通過事后對各類的光譜響應(yīng)曲線進(jìn)行分析,以

75、及與實地調(diào)查相比較后確定的。(僅僅用統(tǒng)計方法對數(shù)據(jù)集中的像元進(jìn)行分類,不需要樣本)。ENVI非監(jiān)督分類方法:</p><p> ?。?)IsoData: ENVI:Classification>>unsupervised>>IsoData>>IsoDataParameters對話框:參數(shù)設(shè)置說明在ISODATAParameters對話框中,輸入NumberofClasses(分

76、類數(shù)),Min(最少分類數(shù))8、Max(最大分類數(shù))15,MaximumIteration(最大迭代數(shù))10,ChangThreshold(像元變化的閥值)5.00,Minimum#PixelinClass(每類中的最小像元數(shù))1,MaximumClassStdv(最大標(biāo)準(zhǔn)差)3.00,MinimumClassDistance(最小類間距)4.00,Maximum#MergePairs(最大合并數(shù))2等8個基本參數(shù)(根據(jù)實際圖像和先驗知

77、識更改參數(shù)的設(shè)置)。</p><p>  (2)K-Means: ENVI:Classification>>unsupervised>>K-Means>>K-MeasParameters</p><p>  K均值算法的基本思想是:通過迭代,移動哥哥基準(zhǔn)類別的中心,直到得到最好的聚類結(jié)果為止。該算法能使得聚類域中所有樣本到聚類中心的距離平方和最小。<

78、;/p><p>  八、分類后處理(PostClassification)</p><p><b>  1.分類統(tǒng)計</b></p><p>  ENVI:Classification>>PostClassification>>ClassStatistics:包括每一類的點(diǎn)數(shù)、最小值、最大值、平均值以及類的每個波段的標(biāo)準(zhǔn)差等

79、。其中每一類的最小值、最大值、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)差可以以圖的方式進(jìn)行顯示。可以顯示出每一類的直方圖,并且計算其協(xié)方差矩陣、相關(guān)矩陣、特征值和特征矢量等。</p><p>  2.兩個分類結(jié)果的比較</p><p>  ENVI:Classification>>PostClassification>>ConfusionMatrix:分類結(jié)果的精度,顯示在一個混淆矩陣?yán)?。?/p>

80、過用分類結(jié)果與地表真實圖像(GroundTruthImage)或地表真實感興趣區(qū)(GroundTruthROIs)相比較來計算混淆矩陣。分類結(jié)果記錄了總體精度、準(zhǔn)確度、Kappa系數(shù)、混淆矩陣、commission誤差(每類中額外像元占的百分比)和冗長誤差(類左邊的像元占的百分比)等等。當(dāng)用地表真實圖像計算混淆矩陣時,還可以輸出每類圖像中沒有被正確分類的那些像元。</p><p><b>  3.類別集

81、群</b></p><p>  ENVI:Classification>>PostClassification>>ClumpClasses:細(xì)小塊的合并,將一些碎塊進(jìn)行合并(平滑處理)。</p><p>  注:未被選上用于聚塊(clumping)的類,在輸出圖像上無變化。</p><p><b>  4.類別篩選<

82、;/b></p><p>  ENVI:Classification>>PostClassification>>SieveClasses:通過用斑點(diǎn)分組消除這些隔離的被分類的像元。該功能菜單將刪除分類中的孤島像元,并用黑像元表示,可以用成塊分類功能代替黑像元。</p><p>  注:在“GroupMinThreshold”文本框里,輸入一個類組需要包含的最少

83、像元數(shù)(4或8)。任何一組小于這一數(shù)值的像元將從類中被刪除。</p><p><b>  5.類的合并</b></p><p>  ENVI:Classification>></p><p>  PostClassification>></p><p>  CombineClasses:將分過的類

84、進(jìn)行選擇性的合并,可以合并為一類或幾類。</p><p><b>  6.類的疊合</b></p><p>  ENVI:Classification>>PostClassification>>OverlayClass:用一幅彩色合成影像或灰階影像生成一幅影像地圖,并且類的顏色疊置在一起,輸出一幅3波段的RGB圖像。</p>&l

85、t;p><b>  7.修改類的顏色</b></p><p>  Image:Tools>>ColorMapping>>Classcolormapping:當(dāng)一個分類后的圖像被導(dǎo)入一個顯示窗口時,每類自動呈現(xiàn)出不同的顏色。每類的顏色與監(jiān)督分類中選擇的感興趣區(qū)的顏色或非監(jiān)督分類中預(yù)先選擇的每類顏色相對應(yīng)。未分類區(qū)域在圖像中呈黑色,可以改變每類的顏色。</p&

86、gt;<p><b>  九、制圖輸出</b></p><p><b>  1.圖形的整飾</b></p><p>  (1)經(jīng)緯網(wǎng)格線Image:Overlay>>Gridlines(經(jīng)緯網(wǎng)和像元網(wǎng)),若圖像沒有被配準(zhǔn)到地圖坐標(biāo),將不會顯示出經(jīng)緯網(wǎng)??梢酝ㄟ^:GridlineParameters:Options>

87、>…來設(shè)置網(wǎng)格線的屬性及圖像邊界。</p><p>  注:設(shè)圖面大小---Annotation---Options>DisplayBorders---輸入左、上、右和低部圖像邊框所需要的邊框?qū)挾龋ò聪裨?lt;/p><p>  (2)注記Image:Overlay>>annotation(標(biāo)題、圖例、比例尺、南北指針)</p><p>  

88、①添加注記:Image:Overlay>>annotation。注記可以被放置在主圖像窗口、滾動窗口或縮放窗口。通過從各自的Options菜單中選擇Annotation,每種圖表,包括X、Y、Z剖面圖或表面圖,可以被注記。當(dāng)出現(xiàn)#nAnnotation對話框時(其中“#n”指正被注記的那個顯示),選擇Object>>所需要的注記對象。</p><p>  ☆文本注記(Text):Objec

89、t>>text,選擇注記的屬性(如font、size等),在文本框中輸入待添加文本,用鼠標(biāo)在圖像中點(diǎn)擊注記位置,按右鍵確定。</p><p>  ☆圖例注記(mapkey):Object>>maokey,可以直接將各類的圖例加載上去,并且可以進(jìn)行顏色、名稱等編輯。</p><p>  ☆比例尺注記(ScaleBar):Object>>Scalebar&l

90、t;/p><p>  ☆偏差圖注記(Declination):Object>>Declination,Declination選項允許你在圖像上放置一個磁偏角圖表。磁偏角圖表包括指向真北(TrueNorth,用星號顯示)、坐標(biāo)北(GridNorth,GN)和磁北(MagneticNorth,MN)的箭頭的任意組合。</p><p>  ☆覆蓋分類結(jié)果:Image:Overlay>

91、;>classification</p><p>  ☆邊界設(shè)置(SetDisplayBorder):Option>>SetDisplayBorder</p><p><b>  ☆其他注記略</b></p><p>  ☆若要對注記進(jìn)行選擇或編輯:Object>>Selection/Edit</p>

92、<p>  注:每一種注記添加到圖像中后,單擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)行確定。所有注記對象都有一個小的彩色菱形“handle”,它被用來決定位置。</p><p> ?、诒4孀⒂浳募?.選擇Annotation:File>>SaveAnnotation2.當(dāng)出現(xiàn)新的對話框時,在文本框中鍵入輸出文件名,或點(diǎn)擊“Choose”,然后當(dāng)出現(xiàn)ENVI文件選擇對話框時后,輸入一個文件名。3.選擇“OK”,把注記

93、保存到一個輸出文件。</p><p><b>  2.圖形輸出</b></p><p>  (1)分類結(jié)果圖像輸出:</p><p>  Image:File>>SaveImageAs>>ImageFile(有多種格式可供選擇)orPostscriptFile</p><p>  (2)分類結(jié)果的

94、矢量輸出:ENVI:Classification>>PostClassification>>ClassificationtoVector:將選擇的類變換為矢量多邊形進(jìn)行輸出。</p><p>  注:輸出圖像名不能與其他文件名相同。</p><p>  十、圖像存取的舉例說明</p><p>  ENVI中支持多種格式的圖像文件,有些格式無法

95、直接打開,需要添加頭文件信息。下面以DAT格式為例,說明如何打開其他格式的圖像文件,并轉(zhuǎn)換為ENVI標(biāo)準(zhǔn)形式。(影像的多波段合成)</p><p>  dat格式的TM圖像文件,每一個文件包含一個波段信息,header為頭文件信息。</p><p>  1.File>>Open Image File,選擇待打開的圖像,如先打開band1,將會出現(xiàn)頭文件對話框。從頭文件中查出圖像

96、行列數(shù)(若行列數(shù)填寫錯誤將不能正確打開圖像),填入Header Info對話框中。波段數(shù)選擇1(注意這里的波段數(shù)是指待打開的文件包含幾個波段,并不是指第幾波段)。</p><p>  注:若無法用File>>Open Image File則需要用File>>Open External File來選擇相應(yīng)的文件格式類型。</p><p>  2.點(diǎn)擊OK后band1文

97、件將出現(xiàn)在可利用波段列表中。重復(fù)以上操作打開所有的波段。若要將這些波段合并到一個ENVI標(biāo)準(zhǔn)格式文件中,需進(jìn)行下面的操作。</p><p>  3.ENVI:File>>Save File As>>ENVI Standard,將出現(xiàn)New File Builder對話框,點(diǎn)擊Import File…,選擇待添加的波段文件,確定后文件將出現(xiàn)在對話框中。點(diǎn)擊Reporder File…可改變文

98、件順序。最后鍵入文件名即可。</p><p><b>  十一、課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>  1. 通過本次課程設(shè)計,一定程度上來說使我對于ENVIE軟件有了一定的了解,熟悉了一些最基本的操作,如對圖像多種處理,如何對進(jìn)行遙感影像的預(yù)處理,怎樣對影像進(jìn)行非監(jiān)督分類和監(jiān)督分類,將ENVI的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其他格式,通過一些代數(shù)運(yùn)算來提取主要地物對象等。</p

99、><p>  2. 課程設(shè)計開始之前應(yīng)該先熟悉課本知識,知道一些操作的原理和方法,掌握對于同樣問題的不同解決方法能夠有所區(qū)別,知道其相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。如何進(jìn)行影像的預(yù)處理以及影像的分析;監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類的最大不同在于監(jiān)督分類需要人的參與,事先需要操作人員定義感興趣區(qū),而非監(jiān)督分類則由電腦自動對地物進(jìn)行分類,并進(jìn)行像元統(tǒng)計和精度估算;對于監(jiān)督分類的幾種不同的方法應(yīng)該有所區(qū)別。</p><p>

100、  3. ENVI軟件是一款專門用于處理遙感數(shù)據(jù)生成彩色或黑白圖像的專業(yè)軟件,盡管試驗過程中面對英文的版本,難于理解好多功能,特別是部分功能選項難以查找,所以需要耐心和毅力,對于不懂得的問題應(yīng)該自主查閱資料以解決問題,或者可以上網(wǎng)搜索相關(guān)的解決方法,培養(yǎng)快速學(xué)習(xí)的習(xí)慣和善于思考解決問題的能力。</p><p>  4. 試驗中發(fā)現(xiàn)ENVI軟件的功能很是強(qiáng)大,相對于其他一些軟件其可以同時打開多個窗口,利于對圖像進(jìn)行

101、對比和分析,對于相關(guān)操作所得結(jié)果可以暫時保存于內(nèi)存中,即Memory選項,可以免去對于不需要的圖像的頻繁保存,此外三個窗口也是一大特色但是此軟件也存在著某些缺陷,如不能將相關(guān)的操作保存為工作空間,數(shù)據(jù)交換功能也較弱。</p><p>  5. 作為一個偏愛遙感的學(xué)生,我非常重視學(xué)習(xí)此類遙感影像處理軟件,在操作過程中加深對于理論知識的理解和認(rèn)知,培養(yǎng)善于思考的品質(zhì),提高動手能力和理解學(xué)習(xí)能力,為以后的工作打好基礎(chǔ)。

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