遥感ENVI实验报告
目录
前言 (3)
一、实验目的 (3)
二、实验内容 (3)
三、实验时间 (3)
四、组织人员 (3)
1.专题概述 (4)
2. 处理流程介绍 (4)
2.1图像获取 (4)
2.2数据读取和定标 (4)
2.3图像配准 (5)
2.4大气校正 (5)
2.5反演模型构建及模型应用 (5)
2.6植被变化 (6)
3.详细处理过程 (7)
3.1数据预处理 (7)
3.1.1安装环境小卫星数据处理补丁 (7)
3.1.2数据处理和定标 (7)
3.1.3工程区裁剪 (9)
3.1.4图像配准 (14)
3.1.5大气校正 (17)
3.1.6裁剪浑善达克区 (23)
3.2植被覆盖度反演 (27)
3.2.1计算归一化植被指数 (27)
3.2.2计算植被覆盖度 (28)
3.3植被变化监测 (29)
3.3.1植被覆盖区提取 (29)
3.3.2植被变化检测 (31)
3.4成果后期处理与应用 (32)
3.4.1植被变化区域图的背景值处理 (32)
3.4.2植被变化区域制图 (33)
实验心得 (36)
前言
一、实验目的
1、掌握ENVI软件的基本操作。
2、掌握卫星影像的预处理的基本流程。
3、通过实习，学会自己去处理一些问题。
4、进一步提高学生分析问题、解决问题的能力，增强实践技能，并培养学生勇于
动手、勤于动手、热爱本专业的思想。
5、深刻地理解和巩固基本理论知识,掌握基本技能和动手操作能力,提高综合观
察分析问题的能力
二、实习内容
1、了解ENVI的基本操作。
2、实现影像图像的几何校正、融合、镶嵌及剪裁。
3、掌握ENVI对影像信息的提取
4、了解ENVI的一些应用分析
专题：基于环境小卫星的草原荒漠化监测
一、专题概述
浑善达克地区位于内蒙古草原阴山北麓锡林郭勒高原中部，是亚洲草原荒漠化土地东部边缘区的重要组成部分，经纬度在东经114°55’~116°38’，北纬41°46’~43°07’之间，平均海拔高度在1100 米左右。退化区属温带半干旱区、中温带干旱大陆性季风气候。浑善达克退化土地多为沙地，植被稀少，特别是春季地面回暖解冻，地表裸露，多细沙土，狂风起时沙尘弥漫，形成沙尘天气。近年来频频发生在京津地区春季的沙尘天气与该地区生态环境恶化，人地关系严重失调相关。据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。根据该区域不同时期的植被覆盖数据可以实现该区域的植被变化监测。本专题详细介绍了利用环境小卫星CCD-1A 图像反演植被覆盖图的完整流程，专题涉及环境小卫星的数据读取、辐射定标、大气校正、植被覆盖反演模型的建立、遥感反演过程、植被覆盖变化监测等内容。除了使用ENVI 主模块功能外，还需要用到FLAASH 大气校正扩展模块、IDL 开发的环境小卫星数据读取补丁、波段运算等功能。
二、处理流程介绍
根据环境小卫星CCD 数据特点及草原植被变化监测的要求，采用的技术路线为：先对环境小卫星CCD 数据进行数据预处理：数据读取、辐射定标、大气校正、研究区裁剪，建立反演模型，利用波段运算工具，反演出整个浑善达克地区的归一化植被指数、植被覆盖度，根据不同时期的植被覆盖数据，实现草原土地退化的遥感监测。流程说明：2.1 图像获取
本文的基础数据包括2006 年土地覆盖图数据、环境小卫星CCD-1A 数据。环境小卫星CCD-1A 数据可以在环保部卫星环境应用中心免费下载获取，土地覆盖图数据的制作时间是2006 年8 月份，本专题选择了影像质量良好的2009 年8 月11 日的环境
星数据作为数据源。环境小卫星CCD 数据下载地址：https://www.wendangku.net/doc/9d12720040.html,
2.2 数据读取和定标
网上免费获取的HJ-1A卫星CCD的分发格式为Geotiff，每一个波段为一个Geotiff 文件，并提供一个元数据说明（.XML）。可以依次打开每个波段，并用元数据说明中提供的定标参数用Band Math 工具进行手动定标，再用Layer stcaking 功能将4 个波段的图像合成为一个多波段的数据文件。本专题中用的是环境小卫星的读取补丁，直接读取CCD 数据，输出结果为一个多波段的ENVI 标准栅格文件，并带有中心波长等信息，可直接输出定标结果（辐射亮度）。补丁下载地址为：
https://www.wendangku.net/doc/9d12720040.html,/ESRI/viewthread.php?tid=75575
2.3 图像配准
获取的2006 年的土地利用分类图已经过精确的地理定位，以该景作为基准影像，对环境小卫星数据进行配准，便于后续的变化监测。
2.4 大气校正
对于环境小卫星数据，提供光谱响应函数，可用FLAASH 大气校正模块中进行大气校正，波谱响应函数下载地址：
.cresda./n16/n1115/n1522/n2118/index.html。
2.5、反演模型构建及模型应用
2.6植被变化监测
根据2006 年8 月和2009 年8 月的植被覆盖数据，采用波段运算，实现草原植
被变化的遥感监测。
三、详细处理过程
本专题的数据存放在“19-草原植被变化遥感监测”文件夹内。
3.1 数据预处理
3.1.1安装环境小卫星数据处理补丁
将ENVI_HJ1A1B_Tools.sav补丁放在：
home\ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add目录下。
3.1.2数据读取和定标
主菜单->File->Open External File->HJ-1A/1B Tools，打开环境小卫星数据读取补丁。在HJ-1A/1B Tools V3.0 面板中，选择CCD，点击Input File 输入“\1-环境小卫星数据\HJ1A-CCD2-2-64-20090811-L20000154793\154793”文件夹中的.xml 文件，点击Output Path 设置数据的输出路径，勾选“Calibration”“Layer Stacking”两个选项，
单击Apply 按钮。
3.1.3工程区裁剪
由于整景影像数据范围非常大，本专题工程区只是其中一小部分，在进行大气校正之前，先将浑善达克以及周边区域裁剪出来。
（1）打开上一步生成的文件：
HJ1A-CCD2-2-64-20090811-L20000154793_Calbrated_LayerStacking.img，
（2）主菜单->File->Save File As->ENVI Standard，弹出New File Builder 面板；（3）在New File Builder 面板中，单击Import File，弹出的Create New File Input —File面板；
（4）在Create New File Input File 面板中，选中Select Input File 列表中的裁剪数据，单击Spatial Subset 按钮；
（5）在Select Spatial Subset 面板中，单击Image，弹出Subset by Image 对话框，（6）在Subset by Image 对话框中，按住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一部分，单击OK；
（7）在Select Spatial Subset 面板中，可以看到裁剪区域信息，单击OK；
（8）在Create New File Input File 对话框中，单击OK；
（9）在New File Builder，单击Choose 设置输出文件名20090811-Cal-sub.img 及路径,单击OK。
3.1.4图像配准
下面以土地利用图作为基准影像对环境小卫星图像进行图像配准。
（1）分别打开和显示基准影像“\19-基于环境小卫星的草原植被变化监测\浑善达克2006 年8 月土地利用分类图.img”。
（2）主菜单->Map->Registration->Select GCPs:Image to Image，打开几何校正模块。（3）选择显示2006 年土地利用分类图文件的Display 为基准影像（Base Image），
显示环境星文件的Display 为待校正影像（Warp Image），点击OK 进入采集地面控制点。
（4）打开Tools->Link->Geografic link，将两个窗口都选择为on，单击确定，找到定位的大致区域后，再Tools->Link->Geografic link，改为off，关闭链接。（5）在两个Display 中找到相同区域，在Zoom 窗口中，点击左小下角第三个按钮，打开定位十字光标，将十字光标到相同点上，点击Ground Control Points
selection 上的Add Point 按钮，将当前找到的点加入控制点列表。
（6）用同样的方法继续寻找其余的点，当选择控制点的数量达到3 时，RMS 被自动计算。Ground Control Points Selection 上的Predict 按钮可用，选择
Options->Auto Predict，打开自动预测功能。这时在Base Image上面定位点，Warp Image上会自动预测区域。
（7）完成控制点的选择，RMS 值小于1 个像素，点击Ground Control Points Selection 上的File->Save Coefficients to ASCII，将控制点保存。
（8）在Ground Control Points Selection 上，选择Options-> Warp File (as Image Map) ，选择校正文件(HJ 数据文件)。
（9）在校正参数面板中（图专5-7），默认投影参数和像元大小与基准影像一致，30 米。（10)重采样选择Nearest Neighor，背景值（Background）为0.
(11)Output Image Extent：默认是根据基准图像大小计算，可以做适当的调整。
(12)选择输出路径和文件名，单击Ok 按钮。
3.1.5大气校正
环境小卫星提供了波谱响应函数，以文本形式提供，第一列表示波长（nm），后面四列分别表示4个波段对应波长的波谱响应值。需要制作波谱曲线来描述波谱响应函数，用于大气校正。
制作波谱曲线:
（1）主菜单Window->Start New Plot Window，打开ENVI Plot Window 面板，在波谱绘制窗口中,选择File->Input Data->ASCII，导入“681_HJ1ACCD2.txt”
文本文件，如图，自动将第一列作为x 轴，后面4 列作为y 轴，波长单位
选择Nanometers，单击OK。
（2)如图，在绘制窗口生成了4 条曲线，选择Edit->Data Parameters，编辑每条线的名称为b1，b2，b3，b4，便于区分。