基于某环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告材料.doc

word基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告姓 名班 级学 号指导教师一 实验背景3二 实验目的3三 实验准备3四 实验流程41 数据预处理4(1) 数据读取。4(2) 工程区裁剪4(3) 图像配准5(4) 大气校正7(5) 裁剪浑善达克区112 植被覆盖度反演模型建立12(1) 计算归一化植被指数12(2) 计算植被覆盖度123 植被变化监测13(1) 植被覆盖度提取13(2) 植被变化检测144. 后期处理14(1) 植被变化区域图的背景值处理。14(2) 植被变化区域制图15五 实验总结161 实验背景 浑善达克地区位于草原锡林郭勒高原中部，是亚洲草原荒漠化东部边缘地区的重要组成局部。该地区退化土地多为沙地，植被稀少，特别是春季地表回暖解冻，地表裸露，多细沙土，近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。 2 实验目的利用环境小卫星CCD图像，对该区域植被覆盖度的定量反演，植被覆盖的变化检测，可以实现草原植被的高频率、大围、高实时的变化监测。3 实验准备工具：ENVI5.0，环境小卫星的读取补丁。数据：浑善达克地区环境小卫星CCD数据，带准确坐标的2006年该地区土地利用分类图，环境小卫星数据波谱响应函数。实验开始前，将环境小卫星的读取补丁安装在ENVI安装路径下的：“ITTIDLIDL80productsenvi48save_add。4 实验流程1. 数据预处理(1) . 数据读取。选择主菜单File>Open External File>HJ-1A/1B Tools，在弹出的窗口中，选择CCD，点击“Input Files，选择要加载的数据，点确定，点击Apply。 图1 加载数据 图2 影像数据加载完成(2) .工程区裁剪. 选择主菜单Basic Tools>Region of Interest>ROI Tools,在弹出的窗口中选择File>Subset data via ROIs,在弹出的窗口中选择要裁剪的数据；. 单击Spatial Subset按钮，选择Image，弹出Subset by image对话框。在该对话框中，按鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定裁剪区域，裁剪出包括浑善达克区域的局部图，单击OK；. 选择裁剪影像的保存路径与名称，单击OK；.选择主菜单File>Save File As>ENVI Standard，将刚刚裁剪好的影像保存为ENVI标准的格式。 图3 影像裁剪(3) 图像配准. 加载已有坐标的地图“浑善达克2006年8月土地利用分类图,使其作为基准图，右击该图，选择使其在新窗口显示；. 选择主菜单Map>Registration>Select GCPs:Image to Image,在弹出的窗口中，Base Image 选择土地利用分类图，Warp Image选择影像地图，单击OK，弹出Ground Control Points Selection窗口；. 添加控制点。在zoom窗口中，点击左下角的第三个按钮，打开击Add Point,将其添加至控制点列表，这样满幅均匀选取一些点，并查看其残差，假如残差小于1个像素，点击File>save Coefficient to ASCII,保存控制点。同样，这一步也可以用以下操作代替：点击File>restore GCPs from ASCII,导入控制点坐标； 图5 选择配准图与基图 图4 添加控制点. 在Ground Control Pionts Selection窗口中，选择Options>Warp File(as image Map)，选择校正文件。在校正参数面板中，设置如图6，选择输出路径与文件名，单击OK。 图6 设置校正参数(4) . 大气校正.制作波谱曲线。 1)选择主菜单Window>Start New Plot Window,打开ENVI Plot Window面板，在波普绘制窗口中，选择导入“文本文件，单击OK；2)在弹出的Input ASCII File中，自动将第一列作为X轴，后四列作为Y轴，波长选择Nanometers，单击OK；3)在绘制窗口出现了四条不同颜色的曲线，选择Edit>Data Parameters,编辑每条线的名字为b1,b2,b3,b4,便于区分； 图7 波普曲线与编辑波普曲线名称4)选择File>Save Plot As>Spectral Library，在Output Plots to Spectral Library 面板中，单击Select All Items，单击OK。 图8 选择要输出的波谱曲线 图9 设置参数.FLAASH大气校正 数据准备。选择主菜单Basic Tools>Convert Data，选择已经过定标和配准的数据，在Convert File Parameters中，转换后的格式选择“BIL，单击OK。设置参数进展FLAASH大气校正：1)主菜单Spectral>FLAASH,打开FLAASH大气校正模块;2)点击Input Radince Image，选择转换过格式的数据，在Radiance Scale Factor 窗口中选择 Use single scale facto for all bands，在single scale facto处填写10，点击OK；3)设置输出文件与路径设置，气模型设置，文件名路径与参数设置如图10； 图10 FLASSH参数设置 4)单击Multispectral Setting 按钮，在Filter Function File面板中导入之前做好的波普响应曲线，单击OK； 5)单击高级设置，设置Tile Size为100MB，然后在大气校正模块中，单击Apply； 6)大气校正完成后，比照校正前后图像中植被光谱曲线，得到校正前图像，校正后图像。 图12 校正后 图11 校正前(5) . 裁剪浑善达克区在image窗口选择OverlayVectors,在打开的面板中添加hunshandake.evf 文件。 图13 叠加矢量边界.在Available Vectors list面板中选择矢量文件，将其叠加在影像上；.在Available Vectors list面板中，选择File>Export Layers to ROI，在Select Data File to Associate with new ROI面板中,选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。在Export Layers to ROI中，选择Convert all records of an EVF layer to one ROI,单击OK，将矢量转化为一个ROI；.在图像窗口中，选择Overlay>Region of Interest,打开ROI面板，选择 File Subset Data via ROIs ,在该面板中选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。.在Special Subset via ROI Parameters中选择浑善达克地区的ROI，Mask Pixels outside of ROI 选择YES，设置输出路径与文件名，单击OK。 图14 裁剪结果图2. 植被覆盖度反演模型建立(1) . 计算归一化植被指数. 选择主菜单Transform >NDVI，打开NDVI模块，选择上一步裁剪得到的结果图；.在弹出的参数设置窗体中进展如如下图设置， 图15 参数设置(2) . 计算植被覆盖度.利用ENVI主菜单根本工具中的波段运算工具，输入公式：(b1 gt 0.7)*1+(b1 lt 0.)*0+(b1 ge 0 and b1 le 0.7)*(b1-0.0)/(0.7-0.0)。 图16 Band Math.在弹出的新窗口中，选择b1为NDVI图像，设置输出文件路径，点击OK。 图17 植被覆盖度结果图3. 植被变化监测(1). 植被覆盖度提取.2009年8月植被覆盖区提取。 利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式：(b1 le 0.3)*0 +(b1 gt 0.3)*1，设置b1为上一步的结果图，设置输出路径点击OK。 .2006年8月植被覆盖区提取。 利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式：(b1 ge 1 and b1 le 3)*1+(b1 lt 1)*0+(b1 gt 3)*0，b1选择“，设置输出文件路径，单击OK。 图19 2006年植被覆盖区 图18 2009年植被覆盖区(2) .植被变化检测利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式：b1-b2b1b选择文件保存名“和路径，单击OK。得到浑善达克2006年到2009年植被覆盖变化的区域图像。图20 2006年至2009年植被变化图4. 后期处理(1) .植被变化区域图的背景值处理。 选择主菜单 Basic Tool>Masking>Apply mask,选择2006_2009_植被变化.img,单击Select Mask Band，选择掩膜图像，单击OK。 图21 掩模在Apply Mask Parameters面板，设置掩膜值为5，设置输出路径与文件名，单击OK。 图22 设置掩模后的结果图(2) . 植被变化区域制图.对上一步得到的结果图像进展密度切分。选择Image菜单栏Overlay>Density Slice,在弹出的窗口中选择上一步进展掩模处理过的结果图像，点击OK；. 在新弹出的窗口中按照如下图进展设置，设置好后可点击Apply查看结果； 图23 密度切分.在Densty Slice,选择File>Output to Class Image,将分割结果输出为ENVI分类格式。 图24 分类结果图.在ArcGIS中打开该分类图，并为其添加标题、指北针和图例，合理布局，并将其导出为pdf格式的文件。 图25 成图5 实验总结 本实验从原始的环境小卫星CCD-1B图像开始，反演植被覆盖图、并与前一时相的土地利用图进展差值比拟，提取植被发生变化的区域，并通过密度切分为其制作分类图。实验涉与环境小卫星的数据读取、辐射定标、图像配准、大气校正、植被覆盖遥感反演过程、植被覆盖变化监测等容。17 / 17