遥感原理与应用

集中实习报告

姓    名：                      

学    号：                     

班    级：                     

实习内容：                             

实习日期：                       

    

实习评价：

优秀：准确理解各项实习内容的基本原理，独立完成各项实习内容，软件操作熟练，实习结果正确，实习报告内容详实，书写认真。

良好：能够较好的理解各项实习内容的基本原理，能够独立完成各项实习内容，软件操作较为熟练，实习结果基本正确，实习报告内容完整，书写较为认真。

合格：基本能够理解各项实习内容的基本原理，能够完成各项实习内容，软件操作基本正确，实习报告内容较为完整，书写较为认真。

不合格：不能掌握各项实习内容的基本原理，不能独立完成各项实习内容，软件操作掌握较差，实习报告内容不完整，书写潦草。

实习成绩：        

指导教师：

实验一 ENVI认识

 

一、实验内容、目的、意义。

认识ENVI，掌握软件的具体操作，对软件有简单的认识

二．实验数据的处理方法与处理步骤。

认识ENVI的一些作用

1．界面系统介绍

1.1 主菜单

所有的ENVI操作通过使用ENVI主菜单来激活，它由横跨屏幕顶部的一系列按钮水平排列而成（如下图所示）。

File: ENVI的文件管理功能，如：打开文件，设置默认参数，退出ENVI，以及实现其他文件和项目的管理功能等。

Basic Tools：提供对多种ENVI功能的访问，如：Regions of Interest 功能可以用于多重显示，Band Math 功能用于对图像进行一般的处理。Stretch Data功能提供了进行文件对文件对比度拉伸的一个典范。

Classification：分类，如：监督分类和非监督分类（supervised/unsupervised）、决策树分类（decision tree）、波谱端元收集(Endmember collection)、分类后处理（post classification）等。

Transform: 图像转换功能，如：图像锐化（Image sharpening），波段比计算(band ratio)，主成分分析( principle components analysis)等

Filter: 滤波分析，包括：卷积滤波（Convolutions）、形态学滤波（Morphology）、纹理滤波（text）、自适应滤波(Adaptive)和频率域滤波(傅立叶变换FFT)

Spectral: 多光谱和高光谱图像以及其它波谱数据类型的分析,包括：波谱库的构建、重采样和浏览；抽取波谱分割；波谱运算；波谱端元的判断；波谱数据的N维可视化；波谱分类；线性波谱分离；匹配滤波；匹配滤波；包络线去除以及波谱特征拟合。

Map: 图像的配准（registration）、正射校正(orthoretification) 、镶嵌(mosaicking)；转化地图坐标和投影；构建用户自定义投影；转换ASCII坐标；GPS-链接。

Vector: 打开矢量文件、生成矢量文件、管理矢量文件、将栅格图像（包括分类图像）转换为ENVI矢量图层、不规则点栅格化，以及将ENVI矢量文件（EVF）、注记文件（ANN）以及感兴趣区（ROI）转换为DXF格式的文件。

Topographic: 可以对地形数字高程数据进行打开、分析和输出等操作,比如提取阴影(hill shade )、提取地形特征(topographic feature),三维表面分析（3D surface）等

Radar: 对雷达数据的处理，如打开文件、拉伸、颜色处理、分类、配准、滤波、几何纠正等,另外还提供可分析极化雷达数据的特定工具。

1. 在主菜单上打开任何文件，ABL (Available Bands List)自动地出现. 比如打开图像文件，File->Open  image file

2. ABL顶部的菜单栏，带有两个下拉菜单：File 和 Option:

File: 打开、关闭文件，显示文件信息和退出可用波段列表的功能。

Options: 提供三项功能：查找接近特定波长的波段，显示当前所打开的波段，以及将一幅已打开的影像的所有波段名折叠显示。

 可用波段列表框 ，打开的文件会显示在上面

                                      

3.

4.  Gray Scale 显示一幅灰阶图像。

5. RGB Color 显示一幅彩色图像

(1)      在序列中点击所需要显示的红、绿和蓝波段名

(2)      在窗口底部点击 “Load Band”，导入波段到显示，把图像显示了出来

6. “Dims”显示文件格式

主图像窗口 scroll的方框，功能菜单条包括5个下拉菜单，控制所有的ENVI交互显示功能，这包括：图像链接和动态覆盖；空间和波谱剖面图；对比度拉伸；彩色制图； ROI的限定、光标位置和值、散点图和表面图；注记、网格、图像等值线和矢量层等的覆盖（叠置）；动画；存储和图像打印等文件管理工具；浏览显示信息和打开显示的显示控制

滚动窗口 （Scroll）重采样(降低分辨率)显示一幅图像。只有要显示的图像比主图像窗口能显示的图像大时，才会出现滚动窗口。

缩放窗口(Zoom) 放大显示了影像的某一部分,（200*200）显示image的方框。缩放系数（用户自定义）出现在窗口标题栏的括号中。

三．实验结果分析

对软件有了简单的了解

四．实验总结

本次实验，我对envi有了更深的理解，对软件的各部分操作有了大体的认识。

实验二 遥感影像几何校正

一．实验内容、目的、意义。

       本实验旨在介绍如何在 ENVI 中对影像进行几何校正，添加地理坐标，以及如何使用 ENVI 进行影像到影像的配准

二．实验数据的处理方法与处理步骤。

 

熟悉 ENVI 中对带地理坐标的数据的处理，使用地图公里网和注记创建影像地图，并生成输出影像。

1.打开并显示 SPOT 数据：

要打开带地理坐标的 SPOT 数据：从 ENVI 主菜单中，选择 File>Open Image File。当 Enter Data File name文件选择对话框出现后，选择进入相应文件夹从列表中选择 bldr_sp.img 文件。 点击 OK。

当可用波段列表对话框出现后，点击 Gray Scale 单选按钮，使用鼠标左键，点击相应的波段名，从对话框顶部所列波段中选中 SPOT 波段。所选择的波段名显示在 Selected Band:字段区域中。点击 Load Band 按钮，加载这幅影像到一个新的显示窗口中。

2 影像到影像的配准

这一部分将逐步演示影像到影像的配准处理过程。带有地理坐标的 SPOT 影像被用作基准影像，一个基于像素坐标的 Landsat TM 影像将被进行校正，以匹配该 SPOT 影像。

打开并显示 Landsat TM 影像文件：

从 ENVI 主菜单中，选择 File>Open Image File。当 Enter Data Filenames 对话框出现后，选择进入 data 目录下，从列表中选择 bldr_tm.img 文件。在文件选择对话框中，点击 Open，把 TM 影像波段加载到可用波段列表中。在列表中选中波段 3 ，点击 No Display 按钮，并从下拉式菜单中选择 New Display。点击 Load Band 按钮，来把 TM 第3 波段的影像加载到一个新的显示窗口中。

3开始进行影像配准并加载地面控制点

从 ENVI 主菜单栏中，选择 Map>Registration>Select GCPs: Image to Image。在 Image to Image Registration对话框中， 点击并选择 Display #1 （SPOT 影像） ， 作为Base Image。点击 Display #2（TM 影像） ，作为 Warp Image。

点击 OK， 启动配准程序。 通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上， 来添加单独的地面控制点。

用来进行影像到影像配准的 Ground Control Points Selection 对话框

点击ok，并保存校正后的图形，则一副图就生成

三．实验结果分析

经过校正之后，图像有了精确的坐标

四．实验总结

本次实习，我学会了对图像进行几何校正

实验三遥感图像增强与融合

一．实验内容、目的、意义

    图像增强

图像融合

通过图像增强，使图像更清楚，用过融合使图像具有更高的分辨率

  二．实验数据的处理方法与处理步骤。

   图像增强 (Image Enhance)

   遥感图像对比度增强

1.点击File→open image file,打开tm_Jiaozuo.tif,只用gray scale打开第4波段。

       

2.Enhance→[Scroll]Linear→Save image as…(image file)

  

3.Enhance→Interactive stretching→option→Histogram parameters(Min 10 Max 150) →Apply→Stretch(60-110) →Appply

4.Stretch­_Type→Piecewise Linear→点击鼠标中间键，可以创建节点，移动位置，改变每段的斜率→Apply→Save image as…

5.Stretch­_Type→Gaussian→Option→set guassion stdv→Apply→Save image as…

以上即为不同的增强方式

图像融合

HSV变换手动融合

1．重采样 

由于TM和SPOT空间分辨率不一样，为了能够使两者进行融合，必须把二者重采样为同样的空间分辨率。首先计算TM影像以多少倍率来调整大小，以产生与SPOT影像相匹配的10米大小的像元。 

点击ENVI主菜单Basic Tools→Resize Data，出现Resize Data Input File对话框，选择裁剪后的图像，直接点击“OK”，在Resize Data Parameters 对话框中，x fac, y fac右边的空格内输入重采样前后的因子系数，选择适当的采样方法，选取合适的重采样后的文件名TM-10.img和路径，点击“OK”即可。

2  HSV正变换

   从ENVI的主菜单选择Transform→Color Transform→RGB to HSV，然后选择重采样过的TM-10.img数据作为输入的RGB影像。输入要输出的文件名tm-HSV.img，点击OK执行变换。

3.HSV反变换 

从ENVI主菜单选择Transform→Color Transforms→HSV to RGB，选择转换过的TM影 像的Hue和Saturation波段作为变换的H和S波段。选择拉伸过的SPOT影像作为变换的V波段，点击OK.在HSV to RGB Parameters对话框中输入要输出的文件名TM_spot_HSV.img，点击OK进行反变换。

三．实验结果分析

通过图像增强的操作，是图像更加清晰，通过图像融合使图像有了更高的分辨率

四．实验总结

本次实验结束，我学会了对图像进行不同方式的增强，并学会了利用hsv变化对图像进行融合。

  

实验四  遥感图像镶嵌与裁剪

一．实验内容、目的、意义。

图像镶嵌

图像裁剪

通过图像镶嵌是分离的图像生成一幅图像，通过图像裁剪使图像裁剪成想要的图像

二．实验数据的处理方法与处理步骤。

图像镶嵌

1.启动图像镶嵌工具

在ENVI主菜单中，选择map→mosaicking→Georeferrnced,打开map based mosaic对话框。    

     2加载镶嵌图像

1. 在mosaic对话框中，选择import→import files,选择mosaic_2.img和mosaic1_equal.img镶嵌文件导入。

2.导入的镶嵌文件显示在图像窗口以及文件列表，文件列表中的排在下面的文件，在图像显示窗口中显示在上层。

3.在文件列表中选择需要调整顺序的文件，单击右键选择快捷菜单raise(lower) image to top(bottom)(提升/降低到顶层/底层)或raise(lower) image one position（提高/降低一层），或者在图像窗口中单击右键选择快捷菜单。通过这个功能调整图像叠加顺序。

3.图像重叠设置

1. 选择文件列表中一个文件，单击右键选择edit entry。

2. 在edit entry对话框中，设置data value to ignore：0，忽略0值；设置feathering distance为10，羽化半径为10个像素，单击OK按钮。

               

4输出结果

1.在 mosaic对话框中，选择file→apply,在mosaic parameters对话框中，设置输出像元大小、重采样方式、文件路径及文件名、背景值。其中color balance using选项中，默认的是统计重叠区的直方图，可以单击按钮切换到统计整个基准图像的直方图用于颜色平衡。

整个镶嵌过程已经完成，显示镶嵌结果查看效果。在上述步骤中，其中第三—五步都是可选项，根据实际情况选择。

图像裁剪

1．     在主菜单中，选择file→open vector file，打开裁剪图像所在区域的shapefile文件

2.在available vector list对话框中，选择file→export layer to ROI，在弹出的对话框中选择裁剪图像，单击OK按钮。

     3. 选择主菜单→basic tools→subset data via ROIs，选择裁剪图像。

4.在spatial subset via ROIs  parameters中，设置以下参数：

在ROIs列表中（select input ROIs），选择绘制的ROIS。

在“mask pixels outside of ROI”项中选择”Yes“

裁剪背景值（mask background value）：0

     5.选择输出路径及文件名，单击OK按钮，裁剪图像。

三．实验结果分析

通过图像镶嵌操作，使几个分离的图形生成一个图形，通过图形裁剪，使图像裁剪成了想要的图形

四．实验总结

通过本次实验 ，我学会了对几个分开的图像进行镶嵌，利用shapefile文件对需要裁剪的文件进行裁剪。

实验五  遥感图像分类

一．实验内容、目的、意义。

非监督分类

监督分类

通过非监督分类，分出各类别。通过监督分类，生成自己想要的分类图像

并对分类后处理进行相应的并类（combine）处理，以及精度评估。

二．实验数据的处理方法与处理步骤。

非监督分类

1 生成K-均值分类影像文件can_tmr.img：

2.从 ENVI 主菜单中 , 选择 Classification>Unsupervised>K-Means。选择文件can_tmr.img，单击Ok。

3.输入输出文件名can_tmr1.img，点击Ok。

监督分类

1创建自己的感兴趣区（ROIs）：

从主影像窗口菜单栏中，选择 Overlay >Region of Interest。接着对应于显示窗口的 ROI Tool对话框就会出现在屏幕上。

2.要定义一个新的感兴趣区，点击 New Region按钮。点击 Edit按钮，在打开的 Edit ROI Parameters对话框中，可以输入感兴趣区的名字，选择感兴趣区的颜色和填充方式。按上面所描述的步骤，定义新的感兴趣区。

3.在ROI Tool中选择File Restore ROIs，输入输出文件名can_tmr.roi，单击Ok，生成自定义的感兴趣区。

4.生成分类图形

Classfication，supervised，support vactor machine，点击ok生成图形

分类统计Class Statistics：

1.选择 Classification>Post Classification>Class Statistics，来进行统计处理。

选择分类影像can_tmr_pcls.img（必须是Classification Result），然后点击 OK。

2.接着选择原始被用来分类的影像 can_tmr.img，点击 OK。

3.使用 Class Selection对话框，来选择要进行统计的类。点击 Select All Items，然后点击 OK。

4.最后，在 Compute Statistics Parameters 对话框中，选择要计算的统计信息，并点击 Compute Statistics Parameters对话框底部的 OK 按钮。 然后，根据所选择的统计选项，几个绘制图（plots）和报表（reports）就会出现在屏幕上。

 

混淆矩阵（Confusion Matrix）：

1.选择 Classification>Post Classification>Confusion Matrix>[method]，其中[method]为Using Ground Truth Image，或者 Using Ground Truth ROIs。

2.对于 Using Ground Truth Image 选项，我们将输入两个文件名 can_tmr_sam.img和can_tmr_pcls.img，并点击 OK

3最后查看生成的矩阵

三．实验结果分析

通过监督分类，生成了分类的图形，可以清楚的对图像进行很好的分析，最后生成了矩阵，对分类结果有了很好的评价。

四．实验总结

通过这次实习操作，我可以利用监督分类与非监督分类方法对图像要素进行分类