《遥感技术及其应用课程设计》实验报告
专 业：资源与环境学院
地理信息科学 年 级：2013级 学 号： 姓 名： 指导教师： 成 绩： 评 语： 日 期： 《遥感技术及其应用课程设计》实验报告
一、土地变化检测—2002年与2006年武汉市城区变化检测
1.城区目视解译
1.1 图像校正
图1-1-1原始2002年武汉市遥感影像 图1-1-2原始2006年武汉市遥感影像
操作流程：
(1)在ERDAS IMAGINE中打开2002年和2006年的两幅武汉市城区遥感影像，如图；
(2)选择 DataPrep→Image Geometic Correction，选择待校正图像Input File 为2006年的遥感影像，校正方式 Geometric Model 选择多项式 Polynomial，并设置多项式参数、变换系数、投影类型，其中 Polynomial Order为2，然后依次点击 Apply，Close，Collect Reference Points From 选择 Existing Viewer，点击2002年的遥感影像。利用GCP Tool 选择至少 12 对相应的控制点，且保证 RMS Error 均在 1 以内; （3)完成后保存 File→Save Input As，File→Save Reference As，如图；
图1-1-3 2006年图像上控制点位置 图1-1-4 2002年图像上控制点位置
图1-1-5 控制点属性及分析
(3)在Geo Correction Tools 面板中点击 display resample image dialogA，在 Resample 对话框中 Resample Method 为三次卷积 Cubic Convolution，并将输出文件命名为 resample06。在两个 Viewer 中分别打开 2002 年的影像和校正后的 2006年的影像。选择 View→Link/Unlink Viewers→Geographic，点击另一图像进行连接,目视检测匹配情况。
图1-1-6 2002年影像与校正后2006年影像匹配情况
1.2 切割子图像
选择 DataPrep→Subset Image，Input 选择 resample06，Output 命名为 subset06，选择 AOI→AOI File，然后选择wuhanchengqufanwei.aoi 文件。
图1-1-7切割后 2002 年武汉市遥感影像 图1-1-8切割后 2006 年武汉市遥感影像 1.3 建立和编辑 VECTOR 图层以及矢量数据的栅格化 操作流程：
（1）在2002年遥感影像窗口中选择 File→New→Vector Layer，命名为 whurban02，并设置为单精度 Single Preciion，OK。选择 View→Arrange Layers 设置矢量层和影像层的叠放次序及有关属性。
图1-1-9矢量层勾画2002年武汉市城区 图1-1-10 矢量层勾画2002年武汉市城区
(2)选择Vector→Clean Vector Layer，输入whurban02文件，输出文件命名为 topology02。矢量数据转换为栅格数据则用 Vector to Raster 程序。输入 topology02，输出命名为raster02，An Item as Pixel Value 栏选择 TOPOLOGY。对于 whurban06 也做相应处理。 1.5 建模进行图像分析 操作流程：
（1）选择 Model→Model Maker，建立相应的输入、算法、输出模块。输入：raster02; （2）算法选择条件语句 Conditional→EITHER IF，写为：
；输出：urban02。2006年数据也做相应处理。
2.城区计算机解译 操作流程：
（1）打开准备好的图像 subset02，选择 File→New→AOI Layer。完成后保存为AOI02。选择 Claifier→Signature Editor，将选择好的训练区逐个添加到其中。完成后保存为 signature02。2006年数据也做相应处理; （2）打开 Claifier→Supervised Claification，选择输入文件： Input Raster File: subset02; Input Signature File: signature02，输出文件命名为 claified02。
图1-2-1计算机分类2002城区范围 图1-2-2计算机分类2006城区范围
3、城区变化检测
3.1目视解译城区变化检测 选择 Model→Model Maker，建立相应的输入、算法、输出模块。输入： urban02 和 urban06；算法选择 Conditional→CONDITIONSAL，写为：
；
输出：change。从而得到从 2002 年到 2006 年城区范围变化。
图1-3-1 目视解译 2002-2006 年武汉市城区范围变化
3.2 计算机分类城区变化检测
选择 Model→Model Maker，建立相应的输入、算法、输出模块。输入：claified02 和 claified06；算法选择 Conditional→CONDITIONSAL，写为：
输出： change2；
图1-3-2计算机分类2002年至2006年武汉市城区范围变化
4、统计分析
4.1 选择 Raster→Attribute，打开属性信息表格。选择窗口中的 Edit→Add Area Column，增加各类像元面积统计的列。依据所制各图像属性信息表格，分别统计出两种解译方法各自所得的城区范围变化百分比。 4.2 分析：
(1)对于由目视解译所得的结果而言，从2002年至2006年武汉市城区变化情况为：城区范围保持不变的部分约占 2002 年城区总面积的 90.21%，城区扩张部分约占 50.13%，城区缩减部分约占 4.15%。2002 年城区原范围基本保持不变，总体呈现增长扩张趋势。
(2)对于由计算机分类所得的结果而言，从2002年至2006年武汉市城区变化情况为：城区范围保持不变的部分约占 2002 年城区总面积的 70.33%，城区扩张部分约占 99.29%，城区缩减部分约占 23.40%。2002年城区范围大部分保持不变，总体呈现极度增长扩张的趋势。
二、多光谱数据地物光谱特征提取与分析
1、原始数据
ETM+原始数据为etm20021013wh文件，属于多光谱数据。
图2-1-1 原始数据 图2-1-2 2002年原始图像
2、辐亮度计算
辐亮度指的是沿辐射方向的、单位面积、单位立体角上的辐射通量。度亮度可由DN值转换得到。亮度变换公式为：Lband=LDN(LMAXband-LMINband)/255+LMINband 操作流程：
(1)在ENVI中，File→Open Image File→ETM+文件夹→etm20021013wh；
(2)Basic Tools→Preproceing→General Purpose Utilities→Apply Gain and Offset； (3)Input选择etm20021013wh，Output定位并命名ETMfld。
图2-2-1 完成亮度转换
3、表观反射率计算
表观反射率：指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。表观反射率计算，就是将图像的DN值转化为表观反射率,方法是先将其转化为辐亮度，再将辐亮度转化为表观反射率。
操作流程：
（1）在ERDASImagine 中，Interpreter→Spectral Enhancement→Landsat7 Reflectance Conversion，Input选择ENVI（*.hdr）格式，上步所得幅亮度计算后文件ETMfld，Output命名为img格式的envibgfsl；
（2）选择Conversion，输入数据（Solar Elevation：46.6217594，Solar Distance:1） （3）在Solar Distance框中填入1,最后确定存储路径和名称，单击OK完成计算；
（4）打开步骤（3）中得到的表观反射率文件，此时该文件还没有波长信息。在Available Bands List选中该文件，右键单击，选择Edit Header，在弹出的Header Info对话框中单击Input Header Info，单击Other Files，选择有波长信息的文件如etm20021013wh文件，然后在窗口的Data Type 中选择被加入头信息的文件的类型；
（5）完成后保存文件：File→Save File As→ENVI Standard。命名为bgfslENVI。
图2-3-1文件存储以及命名
4、真实反射率计算
真实反射率：在原始数据上，经过辐射定标后，根据一定的模型，通过大气校正得到的反射率。
操作流程： （1）先把BSQ格式的辐亮度图像转换为BIL（或BIP）格式。在ENVI中，Basic Tools→Convert Data（BSQ,BIL,BIP），Input选择之前得到的辐亮度图像ETMfld，Output格式选择BIL，并命名为BILfld；
（2）使用FLAASH模块进行大气校正。Spectral→FLAASH（或Basic Tools→Preproceing→Calibration Utilities→FLAASH）；Input Radiance Image选择上一步转换好的BILfld文件，并选择Single scale factor选项，填写数值为10；Output Reflectance File定位并命名为dbfsl（即“地表辐射率”以与表观辐射率区分）；Output Directory for FLAASH Files指定存储文件夹路径；Rootname for FLAASH Files填写根名为frn_； （3）设置相应信息如图所示，Apply运行。
图2-4-1BSQ格式的辐亮度图像转换为BIL格式
图2-4-2 设置相应信息如上图
三、高光谱数据地物光谱特征及其参数提取与分析
1、EO-1高光谱真实数据
真实数据：“whyujiashangb”文件为ENVI格式图像数据。
图3-1-1 真实数据信息 图3-1-2 whyujiashangb原始图像
2、EO-1高光谱真实反射率计算及提取分析
2.1EO-1高光谱真实反射率
计算由于遥感卫星是在高空甚至是太空中，因此电磁波受到大量因素的影响，其中大气的影响最为严重，因此要对数据进行校正。
操作流程：
（1）将原始数据whujiashangb 的BSQ格式转换为BIL格式；
（2）在FAALSH中进行辐射校正（Basic Tools—Preproceing—Calibration Utilities—FLAASH），打开待校正图像文件后，弹出 radiance scale factors窗口，从 ASCII 文件中读取定标尺度转换因子; （3）设置相应信息如图所示，Apply运行。
图3-2-1 设置相应信息如上图
图3-2-2 填入相应数据
2.2地物光谱特征提取 操作流程：
(1)在ENVI中打开“表观反射率”和“真实反射率”文件，右键单击图中任意位置选择“z profile spectrum”,打开地物波谱曲线图；
(2)单击图像菜单上的tools---link---Geographic link 在下图中选择“on”，单击ok将两幅图关联；
（3）按照要求，在图像上点击适当点，将光谱曲线保存为.jpg格式。
图3-2-3 光谱曲线图
2.3地物光谱特征分析
人工用地表观反射率光谱平均反射率为0.0024，波峰在1.6μm处，曲线的走势为先上升后下降；人工用地真实反射率光谱平均反射率为2500，波峰在1.6μm处，曲线的走势为先上升后下降。表观反射率光谱与真实反射率光谱的主要差异在波长0.5μm至0.9μm处，表观反射率光谱曲线相对真实反射率光谱曲线反射率较低，产生差异的原因是由于大气的吸收、散射。
3、EO-1高光谱OSAVI指数、红边导数计算及分析 3.1高光谱OSAVI指数的计算
光谱指数(OSAVI指数)，是指某些特定波段的反射率的组合。计算处理方法。利用公式OSAVI=1.16(R800-R670)/(R800+R670+0.16)。 操作流程：
(1)打开 Basic tools-Band math 窗口，输入公式。Add to list，在窗口上部选中该公式，点击 OK，在弹出的窗口中，选中 B1，再在其下的反射率文件中选择点击与 R800 波长相近的波段，再选中 B2，同样选择相近波段。 (2)选择保存 OSAVI 的输出文件，OK。 3.2红边导数计算
红边导数，即通过计算不同阶数的光谱微分值来确定光谱拐点及最大最小反射率的波长位置。计算处理方法，利用Slopered_edge=(r2-r1)/(λ2-λ1)，其中r
2、r1为相应波长处的反射率。公式的计算过程同求光谱指数。
图3-3-1 求光谱指数操作 图3-3-2 求红边导数操作
四、实验中遇到的问题
1、图像的几何校正中，利用GCP Tool选择至少12对相应的控制点，且保证 RMS Error 均在1以内，较难调整。(见图1-1-3；1-1-4；1-1-5）。且最终切割的图像是不规则形状的。（见图1-1-8）
2、目视解译中建模进行图像分析，多次操作不成功。
3、建立和编辑 VECTOR 图层以及矢量数据的栅格化中操作不当，建立的文件无法以viewer的形式打开。（见图1-1-9；1-1-10）
4、多光谱数据原始图像输出为黑白，无法调整其颜色。（见图2-1-2）
5、计算高光谱指数与红边导数时，enter an expreion后提示invalid。（见图3-3-1；3-3-2)
