遙感圖像處理實習總結

遙感實習總結

專業(yè)：攝影測量與遙感技術班級：

姓名：學號：為期兩周的遙感數(shù)字圖像處理結束了，在老師的精心安排下，我們全身心的投入到這次實習中。雖然是滿天的時間，但是由于教室還有其他人占用并不能在那全天使用，所以說是兩周實習但是我們能用是時間依然很少，我們要力抓每一分每一秒，熟練操作遙感數(shù)字圖像處理軟件。整個實習是以黃河水院為基礎圖形。通過格式變換、幾何校正、圖像剪裁、圖像分類，以及最后的專題地圖制作。

實習的過程簡單又復雜，簡單的是，只要動手，計算機幾乎自動化的替你操作，復雜的是，在操作過程中，又有好多選項和注意的事項，有很多參數(shù)的設置很有講究。所以在練習中我遇到好多問題，并通過解決這些問題進一步加深了對軟件和課本知識的理解。

首先我們進行的是數(shù)據(jù)預處理。我們需要進行遙感圖像的幾何校正。由于各種誤差所以遙感圖像存在著幾何變形，因此需要在操作前進行幾何校正。流程如下：第一步：顯示圖像文件（打開兩個視窗窗口），第二步：啟動幾何校正模塊，第三步：啟動控制點工具，第四步：地面控制點（GCP）的采集，第五步：采集地面檢查點，第六步：圖象重采樣，第七步：保存幾何校正模式。其中最關鍵最難的就屬地面控制點的采集，我們使用的是二次多項式，所以得選取六個控制點然后再選出六個檢查點。但是圖像存在著誤差，而我們要把誤差控制在一個像素以內，這就更加困難了。在進過長時間的摸索和練習，精度慢慢的就達到了，但是圖糾正后依舊不是很好，在詢問同學后發(fā)現(xiàn)原來是點的分布不是很均勻，所以導致了圖的變形。在圖的校正后就得進行圖范圍的裁剪得到所需的范圍。裁剪有兩種方法一種是規(guī)則分幅裁剪，一種是不規(guī)則分幅裁剪。規(guī)則分幅裁剪需要知道坐標，而不規(guī)則分幅裁剪則只需要在圖上手選出需要裁剪的范圍。而我們沒有坐標只能用不規(guī)則分幅裁剪。

第二項就是圖象增強處理，主要包括：空間、輻射、光譜增強處理的主要方法�？臻g增強：包括卷積增強處理，輻射增強：直方圖均衡化處理，光譜增強：主成份變換、纓穗變換、色彩變換。這一項比較簡單，通過指導書和上課的學習，這些增強只要知道步驟就能很快完成。

第三項我認為也是最關鍵的一項，遙感圖像的分類，所謂的遙感圖像的分類就是通過人工目譯或計算機自動分類處理相結合識別出地物屬性。我們做的分類是非監(jiān)督分類，在進行的分類評價時，應用分類疊加方法來評價分類結果、分類精度及定義時應注意分類文件在上，而且取消柵格參數(shù)中清楚選示選項，以使兩圖像疊加顯示。非監(jiān)督分類步驟如下：第一步：顯示原圖像與分類圖像，第二步：打開分類圖像屬性并調整字段顯示順序，第三步：給各個類別賦相應的顏色，第四步：不透明度設置，第五步：確定類別專題意義及其準確程度，第六步：標注類別的名稱和相應顏色，第七步：將相同的類進行合并，最后分為五大類：建筑物、道路（空閑地）、水系、草地和灌木林。

第四項是制作專題地圖。其操作步驟為：一、準備專題制圖數(shù)據(jù)，二、生成專題制圖文件，三、確定專題制圖范圍，四、放置圖面整飭要素。而圖面整飾又包括1.繪制格網(wǎng)線與坐標注記，2.繪制地圖比例尺，3.繪制地圖圖例，4.繪制指北針，5.地圖名稱的設定，6.地圖的保存。其中創(chuàng)建格網(wǎng)中可以設置格網(wǎng)線的多少和起始值，這一步主要是對制作專題圖的一些整飾，可以使圖美觀易懂。

為期兩周的實習結束了，經(jīng)過這次系統(tǒng)全面的實習，讓我更深刻的了解了遙感圖像的操作流程，也掌握了面對常出現(xiàn)問題的解決方法，同時也讓我對課程有了更確切的理解，把理論應用于實際，同時加深了對理論部分的重點理解，還提升了動手能力。

擴展閱讀：遙感圖像處理實習報告

***************實習報告書

題目：學院：專業(yè)：班級：姓名：學號：

基于遙感的植被信息提取與分析測繪工程學院

201*年6月6日

實習報告評閱書

學生姓名：學號：********班級：***********實踐教學環(huán)節(jié)名稱：遙感圖像處理實習

教學時間：201*年6月6日-201*年6月10日綜合成績：

指導教師評語：實習報告成績：實習日記成績：實習表現(xiàn)成績：指導教師(簽字)：201*年6月日目錄

1引言11.2實習名稱11.3實習時間11.4實習地點11.5實習目的和任務12實習內容22.1地物反射光譜的測定22.1.1地物反射光譜測定原理22.1.2地物反射光譜的測定32.2遙感數(shù)據(jù)的獲取和預處理42.2.1遙感數(shù)據(jù)的獲取42.2.2遙感數(shù)據(jù)的幾何精校正42.2.3遙感數(shù)據(jù)的大氣校正52.3基于遙感的植被信息提取92.3.1算法介紹92.3.2基于遙感的植被信息提取92.4基于ArcGIS的植被信息處理102.4.1植被信息的面積統(tǒng)計與分析102.4.2植被信息的專題圖制作113實習體會124實習日記1引言

1.1實習準備

1.1.1動員大會

201*年6月6日9點30分在**********，測繪工程學院**老師召開了測繪091班遙感實習動員大會。會上老師介紹了實習的主要內容、要求以及進程安排。此外，會上還進行了人員分組。

1.1.2分組情況

本次遙感實習是分組進行的。

1.1.3數(shù)據(jù)準備

本次遙感實習所用到的數(shù)據(jù)有遙感數(shù)據(jù)：LS5_TM_201*1003_000000_000000_1201*6_GEOTIFF_L4、原始數(shù)據(jù)；非遙感數(shù)據(jù)有連云港矢量邊界數(shù)據(jù)；參考資料，其中有ENVI軟件操作的教學指導視頻，遙感制圖指導等；另外還有光譜儀相關資料，其中有FieldSpecHandHeld波譜儀的相關介紹，其軟件安裝步驟和其實驗操作步驟。

1.1.4個人準備

在大三第一學期中系統(tǒng)地學習了遙感數(shù)據(jù)處理這門課程，在大三的第二個學期中又選修了遙感圖像處理。通過學習對遙感數(shù)據(jù)處理有了一定的理論知識的累積，對于ENVI和ERDAS兩款軟件也有一定的了解。在本次遙感實習中，運用的軟件是ENVI4.0來進行遙感圖像的處理。在實習開始前，復習ENVI軟件，熟悉相關操作等，并在實習動員時認真領會，做好相關記錄。

1.2實習名稱

本次實習的名稱為基于遙感的植被信息提取與分析。

1.3實習時間

本次實習時間為201*年6月6日201*年6月10日。

1.4實習地點

本次實習地點為測繪樓地理信息系統(tǒng)實驗室305室。

1.5實習目的和任務

1.5.1實習目的

本次實習的目的如下：

1.熟練操作遙感圖像處理軟件ENVI2.掌握遙感圖像處理中的關鍵技術3.學會使用所學知識，掌握技術應用流程4.掌握遙感圖像的處理與信息提取

5.得到結果的成圖與分析

1.5.2實習任務

本次實習的任務如下：

1.地物光譜反射率的野外或室內測定2.遙感圖像的幾何精校正3.遙感圖像的大氣校正4.基于遙感影像的植被信息提取

5.基于ArcGIS的植被信息的空間分布范圍制圖，并統(tǒng)計面積6.撰寫實習報告、實習日記并提交實習成果

2實習內容

2.1地物反射光譜的測定

2.1.1地物反射光譜測定原理

本次實習使用的光譜測定儀器是FieldSpecHandHeld便攜式近紅外光譜儀，該儀器適用于350-1050nm波段。該光譜儀配置構成有：

1.照明：a.太陽：最佳照明，70%以上的工作b.室內光源：少量工作2.樣品：a.被測物b.參考板（白板、灰板等）3.光譜儀

4.控制計算機和軟件該光譜儀的技術參數(shù)有：

1.光譜范圍350-1050nm2.最快采集速度：17ms3.光譜分辨率：3.5nm@700nm4.采樣間隔：1.5nm5.波長精度：+/-1nm6.波長重復性：+/-0.02nm7.重復性:優(yōu)于0.3%8.雜散光:優(yōu)于0.02%9.靈敏度調整：全自動10.重量：1.2公斤（含電池）

地物光譜反射率的測定原理主要是利用電磁輻射和各地物光譜特征進行測定。

所有的地面非成像光譜儀的基本工作原理基本是一致的。主要是由光譜儀通過光導線探頭攝取目標光線，經(jīng)由A/D（模/數(shù)）轉換成數(shù)字信號，進入計算機。整個測量過程由計算機通過操作員控制。便攜式計算機控制光譜儀并實時將光譜測量結果顯示于計算

機屏幕上，有的光譜儀帶有一些簡單的光譜處理軟件，如光譜曲線平滑處理、微分處理等。測得的光譜數(shù)據(jù)可儲存在計算機內。為了測定目標光譜，需要測定三類光譜輻射值：第一類稱暗光譜，即沒有光線進入光譜儀時由儀器記錄的光譜；第二類為參考光譜或稱標準板白光，實際上是從較完美漫輻射體----標準板上測得的光譜；第三類為樣本光譜或目標光譜，是從感興趣的目標物上測得的光譜，這也是我們最終需要的光譜。為了避免光飽和或光量不足，依照測量時的光照條件和環(huán)境溫度需要調整光譜儀的測定時間。最后，感興趣目標的反射光譜是在相同的光照條件下通過參考光輻射值除目標光輻射值得到。因此目標反射光譜是個相對于參考光譜輻射的比值（光譜反射率）。

2.1.2地物反射光譜的測定

手持便攜式地物光譜儀軟件安裝步驟：

1．把筆記本電腦的語言環(huán)境設置為英文（美國），因為，RS3軟件必須在英文的語言環(huán)境下安裝運行，在控制面板/區(qū)域與語言里面設置，設置完以后電腦會提示重啟。

2．把RS232toUSB電纜線的USB插入電腦提示找到新硬件，安裝驅動UT810。

3．安裝完驅動以后右鍵單擊我的電腦/屬性/硬件/設備管理器查看RS232toUSB的com端口，（以com4為例）。一般情況下RS232toUSB電纜線與筆記本的USB口不要改動，如果改動的話需要重新安裝驅動和查看RS232toUSB的com端口。

4．安裝RS3軟件（放在操作手冊里面的閃存里面），先裝DISK1,再裝DISK2,在安裝DISK2的時候注意有一個接口選項，默認是EPP端口，把它改為com口，選擇剛才在設備管理器查看RS232toUSB的com端口（以com4為例）安裝完以后電腦會提示重啟。

5．安裝完RS3軟件以后，再安裝ViewSpec數(shù)據(jù)后處理軟件，在DISK2文件夾里面。安裝完以后找到ViewSpec安裝路徑C：/ProgramFiles/ViewSpecPro找到快捷圖標，發(fā)送到桌面快捷方式。

6．安裝完軟件以后關閉筆記本電腦。光譜儀和電腦的開關順序：開機先打開光譜儀電源，再打開筆記本電腦。關機先關閉筆記本再關閉計算機。實習操作步驟：

1．光譜儀、計算機充電。

2．連接電池、網(wǎng)線、探頭電源、光纖，準備好白板。3．打開光譜儀電源，然后打開計算機電源，并啟動RS3軟件。4．在軟件上調整光譜平均、暗電流平均和白板采集平均次數(shù)。5．在軟件中選擇或填寫需要存儲數(shù)據(jù)的路徑、名稱和其他內容。6．開始測量：

（1）打開探頭電源，探頭放在白板上面，點擊OPT優(yōu)化；

（2）探頭仍然對準白板，點擊WR采集參比光譜。此時，軟件自動進入反射率測量狀態(tài)。（3）探頭移向被測目標的測量位置，按空格鍵存儲采集到的目標反射光譜。7．先關閉計算機再關閉儀器。8．分析實測結果：

（1）準確繪出地物光譜反射率曲線；

（2）根據(jù)地物光譜反射率曲線，比較地物光譜曲線特征；（3）分析實習過程中可能引起誤差的因素。

2.2遙感數(shù)據(jù)的獲取和預處理

2.2.1遙感數(shù)據(jù)的獲取

利用FieldSpecHandHeld便攜式近紅外光譜儀采集樹葉的光譜反射率，再將得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，利用手持便攜式地物光譜儀軟件，處理數(shù)據(jù)，得出植物光譜反射率的曲線，并且得到在曲線上的反射峰和吸收谷的數(shù)據(jù)。結果如圖1.

圖1植被光譜反射率曲線

2.2.2遙感數(shù)據(jù)的幾何精校正

1.打開實驗數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)中的header.dat和L5-TM-120-036-201*1003-L4.TIF，打開路徑如圖2.

圖2打開原始數(shù)據(jù)路徑

2.打開選點對話框，路徑如下map->registration->selectGCPs:imagetoimage。

3.在兩個圖像中選擇header為基準圖像，L5-TM-120-036-201*1003-L4為待校正圖像。在兩幅圖中選擇非常明顯的黑點或者白點的相對應點。在選點前把zoom窗口放大到12x，這樣保證所選的的點在一個像元內。在GCP選點窗口中點擊addpoint添加點，先自己添加4個點，然后利用predict進行精確點。在點擊predict后，還要在zoom中進行精確選擇，保證選點正確。

4.在陸地上選擇大概30個點左右后，查看imagetoimageGCPlist，將其中RMS值大于1或者偏大的值刪除，并重新選擇，將GCP選點窗口中的RMSerror值小于0.5，然后再利用predict在海域中，選擇10個左右的控制點。

這次實驗中，我的選點RMSerror值結果和imagetoimageGCPlist結果如圖3和圖4.

圖3地面控制點選取圖4地面控制點情況

選點的結果如圖5和圖6，其中圖5是待校準圖像，圖6是基準圖像。

圖5待校正圖像控制點選取情況圖6基準圖像控制點選取情況

2.2.3遙感數(shù)據(jù)的大氣校正

1.對經(jīng)過幾何精校正的圖像進行輻射定標。操作路徑為：Basictools->preprocessing->calibrationutilitis->landsetTM。

在TMcalibrationparameters對話框中進行必要的修改：landsetsatellite選擇5號，采集數(shù)據(jù)時間為201*年4月29日，太陽高度角為61°，數(shù)據(jù)含有7個波段，選擇radiance，最后選取自己的保存路徑，具體情況如圖7.

圖7輻射定標

2.經(jīng)過輻射定標之后，需要將定標成果中數(shù)據(jù)的頭文件中的中心波長進行修改。修改路徑為：file->editenviheader，在彈出的對話框中選擇輻射定標成果，得到圖8對話框，在該對話框中選擇editattributes->FWHM，如圖9，在FWHM中，將從1波段到7波段的對應的值分別改成0.035,0.04,0.03

，

0.07,0.1,1.05,0.135

，最后點擊OK即可。

圖8ENVI頭文件修改圖9修改FWHM值

3.頭文件修改之后，進行數(shù)據(jù)單位的轉換。利用basictools->bandmath計算得出，計算公式為b1/10，如圖10，點擊OK，彈出波段加載窗口，如圖11，點擊mapvariabletoinputfile，選擇輻射定標結果，再選擇保存路徑，點擊OK，就可以得到單位換算之后的圖像。

圖10在bandmath中添加計算公式圖11實現(xiàn)波段單位轉換

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4.在改正過單位之后，需要把數(shù)據(jù)轉換一下，操作路徑：basic->convertdata(BSQ,BIL,BIP),得到格式轉換對話框，如圖12，選擇BIL和輸出路徑，點擊OK即可。

圖12格式轉換

5.選擇FLAASH方法進行圖像大氣校正，操作路徑：spectral->FLAASH，即可得到大氣校正對話框，如圖13，其中參數(shù)要進行一下設置：輸入格式轉換過后的文件，選擇輸出路徑，選擇TM5，緯度為34°36′43.69″，經(jīng)度為119°36′15.40″，groundelevation為0.1km，時間為201*年4月29日2:26:20，季節(jié)為MLS，區(qū)域為urban，可見距離為35km。

圖13FLAASH大氣校正

6.在圖13中大氣校正的對話框中，選中multispectralsettings，彈出更多設置，如圖14，選擇kaufman-tanreaerosolretrieval標簽，defaults中選擇第一條標簽，于是upperchannel就對應了第7波段，lowerchannel對應了第3波段，點擊OK，回到大氣校正窗口，點擊apply即可。

圖14大氣校正更多設置

完成大氣校正后，彈出大氣校正結果，如圖15.

圖15大氣校正結果

7.打開大氣校正后的結果圖，在圖像窗口右擊，選擇quickstats，得到統(tǒng)計結果，如圖16，圖中Max一欄中都小于10000，并且所有的數(shù)據(jù)都為正，所以此次大氣校正較為成功。

圖16大氣校正quickstats結果

在圖像顯示窗口菜單中選擇路徑：tools->profiles->zprofile，得到曲線圖，圖17。

圖17大氣校正后曲線圖

2.3基于遙感的植被信息提取

2.3.1算法介紹

在基于遙感的植被信息提取部分，老師給我們提供了三種算法，我是屬于第4小組的，于是我們第4小組的提取植被信息算法為：NDVI=(TM4-TM3)/(TM4+TM3)。

2.3.2基于遙感的植被信息提取

1.由于數(shù)據(jù)的單位有差異，因此在進行算法之前，首先要進行數(shù)據(jù)的單位換算。利用bandmath編輯公式，就可以將數(shù)據(jù)換算。用到的公式為float(b1)/10000.0，在添加波段時，由于我們第4小組只需要用到波段3和波段4，所以，只添加了波段3和波段4，這樣的話，計算會相對快速些，也減少了運算的數(shù)據(jù)量。

2.在換算過單位之后，就要進行植被信息的提取了。在這里，老師給我們提供了數(shù)據(jù)，0.3以上的歸為植被，0.3以下的歸為非植被。操作路徑為圖像顯示窗口菜單overlay->densityslice，如圖18，在圖中，將最小值到0.3的定義為非植被，顏色選擇為白色，將0.3到最大值的定義為植被，顏色選擇為綠色，點擊apply即可。

圖18提取植被信息

3.在提取完植被信息之后，得到分類圖像，將文件先存為矢量數(shù)據(jù)，然后再存儲為shp格式的文件，這樣在接下來的專題地圖制作中，可以使用shp格式文件。其過程如圖19和圖20。

圖19轉換成矢量數(shù)據(jù)圖20轉換成SHP格式文件

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2.4基于ArcGIS的植被信息處理

2.4.1植被信息的面積統(tǒng)計與分析

1.打開arcmap軟件，點擊“+”添加植被信息提取的SHP格式文件，打開dataframeproperties，在general標簽中將map和display的單位都改為meters，如圖21.

圖21改變單位

2.選中植被提取信息文件，右擊選擇查看其數(shù)據(jù)信息，在最后一欄area中可以看到其面積，將其全部求和，就可以得到植被的總面積，如圖22.

圖22植被總面積

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2.4.2植被信息的專題圖制作

1.在arctoolbox中選擇datamanagementtools->projectionandtransform->defineprojection，為植被信息添加一個坐標系統(tǒng)。在彈出的對話框中選擇輸入文件為植被提取信息，坐標系統(tǒng)為原始數(shù)據(jù)中的transversemecator，點擊OK即可。

2.添加圖框。選擇legendwizard，一直點擊下一步，最后完成即可。

3.添加標題。在insert中選擇title，在適當?shù)奈恢锰砑訕祟}，標題內容為基于遙感的研究區(qū)植被信息空間分布。

4.添加比例尺。在insert中選擇scale，選擇適合的格式，添加到相應位置。

5.添加圖例。在insert中選擇legend，將其改為中文，并進行適當?shù)男薷�，添加到相應位置�?.添加指北針。在insert中選擇指北針，選擇適合的格式，添加到相應位置。

7.調整專題地圖中的地圖元素，使得專題地圖顯得美觀大方，如圖23，最后將專題地圖輸出為JPG格式的圖像文件。

圖23專題地圖制作

圖24專題地圖成果圖

3實習體會

此次實習為期5天，令人期待的實習從201*年6月6日開始，6月10日結束，雖然相對于之前做過的數(shù)字測土實習、大地測量實習，時間較短，但是收獲是頗豐的。全班在老師的全程指導下順利完成了此次實習任務。這里要感謝老師的悉心指導，耐心幫助。

記得是實習正式開始的地一個早上，班級的同學如數(shù)早早的到了實驗是門口，當時還沒到實驗室的開放時間，這也充分的體現(xiàn)了班級同學對此次實習的重視態(tài)度及積極性。在實習過程中，老師先是對原理及當天的實習內容進行講解，之后通過電腦給我們講解操作的過程。到了關鍵步驟，老師會著重強調，并將重點板書在實驗室的黑板上。由于機房的計算機運行速度較慢，所以到了第二天，大家都各自帶上筆記本，在實驗室用自己的電腦做起實驗，現(xiàn)在回想起來當時實驗室的氣氛非常好。中午的時候很多同學都沒有回寢室，而是繼續(xù)留在實驗室內，處理數(shù)據(jù)。實習過程中每個人都會遇到這樣或那樣的問題，有可能各不相同，也有出現(xiàn)相同或類似的問題，當遇到相似的問題時，同學之間會相互討論，討論不出結果的，向老師請教。

通過此次實習，我認識到了遙感獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，可以轉化為一些有用的數(shù)據(jù)載有Arcgis軟件來處理。最后當我成功的用Arcgis制作出基于遙感研究區(qū)植被信息空間分布圖時，很有成就感。

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