2013年3s实习报告

3S 技术课程实习报告书 学生姓名： 徐勇 学 号： 3115307074 专 业： 林学 年 级: 2011 级 指导老师: 余坤勇 福建农林大学林学院 福建农林大学土地利用动态监测及林地现状专题图的编制 一、实习目的任务及要求 实习目的及任务：作为本专业学生重要的实践环节之一，要求学生理论联 系实际，应用本课程所学的理论知识来分析和解决实际问题，主要任务将课程 理论、平时实验内容结合应用，培养学生综合实践能力，提高理论与实践相结 合的实践能力，掌握 GPS 的定位并进行野外考察样点数据采集方法，进而监督 分类，分析土地利用的动态变化，建立专题图的方法。通过对本课程中所学习 的相关内容进行初步的实践，使学生实践本课程中所需的基本技术和技能，达 到理论联系实际的效果，并以此作为学生走向社会的主要培训途径之一，为学 生进行毕业实习和顺利地走入社会奠定基础。 实习要求：使得学生通过实习，能够熟悉 3S 技术的主要支撑设备并学会使 用，能够应用 3S 技术解决林业中的实际问题。要求学生进行归纳总结，编写出 完整的实习报告以及相应的图件。为学习后续课程和以后从事本专业工程技术 和科学研究工作打下基础。 二、实习时间 2013 年 12 月 9 日2013 年 12 月 15 日 三、实习地点 校内、田家炳楼 707#“3S 技术实验室”。 四、实习材料 手持 GPS、农林大学 2003、2009 年快鸟遥感影像、农林大学及附近林业小 班分布参考文件、遥感软件 ERDAS、地理信息系统软件 ArcGIS 五、实习主要内容 一、GPS 野外地物坐标采集 1、对 03、09 年农大遥感图像进行地理矫正 2、建立采集点图层并矫正 3、截取农大地图 二、监督分类 1、制定土地利用分类系统 2、建立分类模板 3、执行监督分类 4、目视解译修正 5、2009 年的精度评价 三、福建农林大学土地利用动态演变分析 1、土地利用动态图的制作 2、土地利用面积变化分析 四、福建农林大学林地专题图制作 1、福建农林大学林地数据库构建 2、福建农林大学林业小班基本图制作 3、福建农林大学林业林相图制作 六、实习具体步骤 （一）GPS 地物类型点的采集 每 7-8 人为一小组，共用一台持 GPS，根据国土资源局土地类型的划分类 别进行土地利用状况特征点的采点（参见表 1），共收集阔叶林、竹林、草地 、耕地、居民区 5 种地物的坐标，所采点要覆盖全校范围，记录各地物公里网 坐标，每人 40 个点，并按要求录入到 Excel 表格中。 表 1 福建农林大学土地利用类型划分 一级类 二级类 1 耕地 11 灌溉水田 12 望天田 13 水浇地 14 旱地 15 菜地 2 园地 21 果园 22 桑园 23 茶园 24 橡胶园 25 其它园地 3 林地 31 有林地 32 灌木林地 33 疏林地 34 未成林造林地 35 迹地 4 草地 41 天然草地 42 改良草地 43 人工草地 5 居民建筑用 地 51 城镇 52 农村居民点 53 独立工矿 54 盐田 55 特殊用地 （二）遥感影像地理配准 1、启动 ERDAS，打开一个视窗，添加“FAFU2009”这个图层点击“Imag e Info” 点击“Edit”，选中“Delete Projection” 点击“Edit”，选 中“Delete Map Model”，关闭视窗，对“FAFU2003”进行同步处理。 2、启动 ArcMap，添加“reference”和处理后的“FAFU2009”这两张图， 找到“地理配准”工具栏，点击“图层”，选中“FAFU2009”，点击“添加点 ”，在“FAFU2009”图层中选一个点后，再到“reference”图层中选一个同名 地物点，如此操作，对准地图东南西本四个方向，选择 4 个点，然后点击“地 理配准”，选中“纠正”，输出到个人的目录文件下面，更改名字为“nd09” ，保存为“IMAGINE Image”的格式，移除“FAFU2009”图层，然后将“FAFU20 03”图层添加进来，进行同步处理，改为为“nd03”。 3、将“nd09.img”用 ERDAS 打开，点击“AOI”，选中“tools”点击多边 形图标，将农大勾选出来，然后点击“file”，选中“save”中的“AOI Layer As”，将该“AOI”文件保存到个人目录下面。接着选中“DataPrep”，找到该 菜单栏中的“Subset Image”，在“Input File”中放入“nd09.img”，Outpu t Flie 到个人目录下面，然后找到“AOI”选项，将保存过的 AOI 文件导入， 得到“jnd09.img”，同步处理“nd03.img”。 （三）遥感图像监督分类 1、对通过手持 GPS 获得的数据进行修正 启动 ArcMap，将“nd09”图层和用采集点建立的 Excel 表格添加进来，右 键点击采集点表格图标，选中“显示 XY 数据”，将“X 字段”中选择“X”， “Y 字段”中选择“Y”，然后确定，再右击“Sheet2$个事件”，选中“数据 ”中的“导出数据”，将“输出要输类”保存到个人目录下，并选择“shapefi le”格式，将得到采集点的点图层，对该图层进行编辑，移动误差点后，点击 “ArcToolbox”，选中“数据管理工具”中“要素”下的“添加 XY 坐标”，选 中采集点的 shap 图层，在个人目录文件中找到 “.dbf”格式的文件，用 Exce l 打开，将得到的新坐标复制到文本文档并命名为“xzb”保存。 2、定义分类模板（Define Signature Using signature Editor） 第一步：在视窗中显示上一步骤处理过的几何校正图像：jnd09.img 第二步：启动 ERDAS，点击 C1assifier 目标Signature Editor 菜单项 第三步：获取分类模板信息 在 resample.img 图像的菜单条,单击 AOI 命令,打开“tools”工具栏，将 图层放大，用多边形工具对水体、道路、房屋、植被、耕地和未利用地这五种 地物分别截取多个区域，并将扩展 AOI 区域加载到 Signature 分类模板属性表 中，同时确定各类的名字及颜色。如果对同一个专题类型（如水体）采集了多 个 AOI 并分别生成了模板，可以将这些模板合并，以便该分类模板具多区域的 综合特性。具体做法是在 Signature Editor 对话框中，将该类的 Signature 全部选定，然后点击合并图标 ，这时一个综合的新模板生成，原来的多个 S ignature 同时存在（如果没必要也可以删除）。注意随时保存模板文件 signa ture.sig。 3、执行监督分类(Perform Supervised Classification) ERDAS 图标面板工具条：点击 Classifier 图标Classification 菜单 Supervised Classification 菜单项 在 Supervised Classification 对话框中，需要确定下列参数： 确定输入原始文件（Input Raster File）：jnd09.img 定义输出分类文件（Classified File）：09fl.img 确定分类模板文件（Input Signature File）：signature.sig 选择非参数规则(Non_parametric Rule)：Feature Space 选择叠加规则(Overlay Rule)：Parametric Rule 选择未分类规则(Unclassified Rule)：Parametric Rule 选择参数规则(Parametric Rule)：Maximum Likelihood 不选择 Classify zeros（分类过程中是否包括 0 值） OK （执行监督分类，关闭 supervised Classification 对话框） 4、手动修改分类结果 打开分类文件“09fl.img”，在视窗中点击“Raster”，选中“Tools”， 放大图层，对图中分类的颜色错误的地物用多边形工具勾划出来，并换位相应 的颜色，待大致都完成后，保存编辑内容。 5、分类重编码 ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标选择“GIS Analysis 点击“Recode，“Input File”中选择“09fl.img”，“Output File”中选中 个人的目录文件夹，并点击“Setup Recode”，对同类地物用相同的序号编号 ，且各地物序号要连续，输出为 4bit 图层，改名为“09recode”。 对“jnd03.img”进行上述 2、3、4、5 的同步处理。 6、分类精度分析 第一步：在视窗中打开原始图像 jnd09.img 在 Viewer 中打开分类前的原始图像，以便进行精度评估。 第二步：启动精度评估对话框 ERDAS 图标面板工具条：点击 Classifier 图标Classification 菜单 打开 Accuracy Assessment 对话框 Accuracy Assessment 对话框中显示了一个精度评估矩阵（Accuracy Asse ssment Cellarray）。精度评估矩阵中将包含分类图像若干像元的几个参数和 对应的参考像元的分类值。这个矩阵值可以使用户对分类图像中的特定像元与 作为参考的已知分类的像元进行比较，参考像元的分类值是用户自己输入的。 矩阵数据存在分类图像文件中。 第三步：打开分类专题图像 Accuracy Assessment 对话框菜单条：FileOpen 打开 Classified Image 对话框 在 Classified Image 对话框中确定与视窗中对应的分类专题重编码图像 OK（关闭 Classified Image 对话框） 返回 Accuracy Assessment 对话框 第四步：将所存的 xzb.txt 文件导入 Accuracy Assessment 对话框 第五步：输入参考点的实际类别值 Accuracy Assessment 对话框：在 class 栏中显示类别 在数据表的 Reference 字段输入各个随机点的实际类别值： 第六步：设置分类评价报告输出环境及输出分类评价报告 Accuracy Assessment 对话框： ReportAccuracy Report（产生分类精度报告） 将所产生的报告复制到 Excel 表格中，并整理得到其精度报告。 （四） 建立土地利用动态变化专题图 1、分类后处理(Post-Classification Process) （1）聚类统计(Clump) ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标GIS Analysis ClumpClump 对话框 Clump 对话框中，需要确定下列参数： 确定输入文件（Input File）：09recode.img 定义输出文件（Output File）：09recode-clump.img 文件坐标类型（Coordinate Type）：Map 处理范围确定（Subset Definition）：ULX/Y, LRX/Y（缺省状态为整个 图像范围，可以应用 Inquire Box 定义子区） 确定聚类统计邻域大小（Connect Neighbors）：8（统计分析将对每个 像元四周的 8 个相邻像元进行） OK （关闭 Clump 对话框，执行聚类统计分析） （2）去除分析（Eliminate） ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标GIS Analysis Eliminate Eliminate 对话框 在 Eliminate 对话框中，需要确定下列参数： 确定输入文件（Input File）：09recode-clump.img 定义输出文件（Output File）：09recode-clump-eliminate.img 文件坐标类型（Coordinate Type）：Map 处理范围确定（Subset Definition）：ULX/Y, LRX/Y（缺省状态为整个 图像范围，可以应用 Inquire Box 定义子区） 确定最小图斑大小（Minimum）：16 pixels 确定输出数据类型（Output）：Unsigned 4 Bit OK(关闭 Eliminate 对话框，执行去除分析) 在本实验中采用的是去除分析，并对各类型地类附以相应颜色，对比分类 处理前的分类图，可发现其分类结果有一定的变化。 （3）分类重码（Recode） ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标GIS AnalysisRecode Recode 对话框 在 Recode 对话框中，需要确定下列参数： 确定输入文件(Input File)：09recode-clump-eliminate.img 定义输出文件(Output File)：09recode-clump-eliminate-recode.img 设置新的分类编码(Setup Recode)： 点击 Setup Recode 按钮 打开 Thematic Recode 表格 根据需要改变 New value 字段的取值（直接输入） OK （关闭 Thematic Recode 表格，完成新编码输入） 确定输出数据类型（Output）：Unsigned 4Bit OK（关闭）Recode 对话框，执行图像重编码，输出图像将按照 New Valu e 变换专题分类图像属性，产生新的专题分类图像）可以在视窗中打开重编码 后的专题分类图像。 对“03recode.img”进行上述（1）（2）（3）同步处理，得到“03recode -clump-eliminate-recode.img” 2、在 ERDAS 中建立福建农林大学土地利用专题图 （1）启动 ERDAS，打开“03recode-clump-eliminate-recode.img”和“0 9recode-clump-eliminate-recode.img”这两张图。 （2）ERDAS 图标面板工具条：点击 Modeler 图标Model Maker建立模 型，并输入相应文件，添加公式“03recode-clump-eliminate-recode.img”*1 0+“09recode-clump-eliminate-recode.img”，输出综合图层并命名为“0309 ”到目录文件下。 （3）用“Viewer”视窗打开“0309.img”点击“Raster”，选中“Attr ibute” 点击“Edit”，选中“Add Area column”选中属性表中的“Area ”一栏并复制到 Excel 表格中对 Excel 表格中的数据进行编号，截取其中“1 1-16,21-26,31-36,41-46,51-56,61-66”的数据，并粘贴、转置，再对竖排和 横排数据分别加上 1-6 的表头，则得到 03 到 09 年的福建农林大学土地利用面 积变化表。 3、ArcMap 中建立福建农林大学土地利用专题图 （1）启动 ArcMap将“0309.img”添加进来右击该图层，选择“属性 ” 点击“符号系统”，选择唯一值在配色方案中选择适合的颜色方案在 字段“Value”中，选择“11-16,21-26,31-36,41-46,51-56,61-66”，其他的 均移除，并应用。 （2）点击工具栏中的“视图”，选中“布局视图”点击“插入”，分别 添加“标题”、“指北针”、“比例尺”、 “图例”和作者信息，排版完成后 ，点击“文件”，选择“导出地图”，保存到个人目录文件下，并改名保存为 “.jpg”格式。 （五） 建立福建农林大学林相分布和小班基本专题图 1、建立农大小班图 启动 ArcMap添加“jnd09.img”和已知的“小班图.shp”对“jnd09.i mg”所在文件夹新建“xbt.shp”图层，并对该图层编辑，参照“小班图.shp” 图层，勾划出农大林分各小班的面图层右击“xbt.shp”图层，打开属性表， 添加“林班、大班、小班、面积、树种、年龄、地类和 nongda”这 7 个字段， 参照“小班图.shp”的属性进行编辑。 2、融合 点击“ArcToolbox” 选择“数据管理工具” 点击“制图综合” 选 择“融合” 输入要素选择“xbt.shp”，输出要素到个人目录文件下，融合 字段选择“nongda”，然后重复此步骤，得到融合字段分别为“林班”、“大 班”的 3 张“.shp”图层。 3、建立农大小班基本专题图 在内容列表中只留下“nongda.shp”、 “林班.shp”、“大班.shp”和“ xbt.shp”这 4 个图层，移除其他图层，对以上 4 个面图层的边框进行选择，使 面的颜色为空，添加字段，再转换为“布局视图”，添加“标题”、“指北针 ”、“比例尺”、 “图例”和作者信息后导出地图。 4、建立农大林相分布专题图 在内容列表中只留下“nongda.shp”、 “林班.shp”、“大班.shp”和“ xbt.shp”这 4 个图层，移除其他图层，对以上 4 个面图层的边框进行选择，使 面的颜色为空，再右击“xbt.shp”图层，选中“属性”，点击“符号系统”， 选择“类别”中的“唯一值”，再选择“树种”字段，点击“添加所有值”， 移除不值为空的要素，点击“确定”，再转换为“布局视图”，添加“标题” 、“指北针”、“比例尺”、 “图例”和作者信息后导出地图。 八、实验结果分析 1、GPS 野外地物坐标采集及面积测量结果 结合国土资源局土地类型的划分类别，根据福建农林大学土地利用现状和实际情况， 本次实习的土地利用类型划分主要为：耕地、居民建设地、植被区、水体、交通用地、未 利用地等 6 种地物。采集的数据如下表： 表 1 地物类型地理坐标采集表 序号 X Y 地物 备注 1 723183 2887976 草地 逸夫图书馆前 2 723262 2888119 草地 创新楼前 3 723050 2888271 草地 中华园 4 723525 2888811 草地 北区研究生宿舍前 5 723619 2888695 草地 田径场 6 723461 2888459 草地 林学院院办旁边 7 724123 2888721 草地 草地（昌融） 8 723388 2887893 草地 桃山公寓8号楼前 9 723586 2887793 居民建设区 桃一 10 723190 2887836 居民建设区 诚智楼 A 11 723196 2888077 居民建设区 田家炳 12 722900 2888590 居民建设区 西区作物科学楼 13 723376 2888863 居民建设区 李常胜图书馆 14 723659 2888887 居民建设区 玫瑰园 15 723584 2888306 居民建设区 南一 16 724119 2888791 居民建设区 昌融区 17 723498 2888795 阔叶林 水土保持园 18 723181 2888331 阔叶林 中华园 19 723758 2888824 阔叶林 人造瀑布前 20 723712 2889134 阔叶林 北区后山东部 21 723294 2888856 阔叶林 北区后山中部 22 722964 2888709 阔叶林 北区后山西部 23 723508 2888624 阔叶林 湖心岛 24 723922 2888521 阔叶林 创业园 25 723082 2887963 耕地 下安甘蔗林 26 723022 2888202 耕地 西门甘蔗园 27 723062 2888466 耕地 北区试验田，南 28 723053 2888535 耕地 北区试验田，中 29 723040 2888576 耕地 北区试验田，北 30 723660 2888203 耕地 南区育苗基地，东 31 723591 2888173 耕地 南区育苗基地，西 32 722897 2888647 耕地 植物病毒研究所旁 33 723439 2888777 竹林 北区常胜图书馆旁 34 723172 2888299 竹林 中华园 35 723222 2887838 竹林 诚智楼 36 723451 2888274 竹林 南区研究生楼旁 37 723947 2888543 竹林 创业园 38 723884 2888398 竹林 百竹园 39 723281 2888789 竹林 博学楼左 40 722952 2888707 竹林 博学楼右 S 中华园 =56139.23m2 S 观音湖 =75636.99m2 S 诚智楼 =27453.44m2 2、福建农林大学土地利用动态演变分析 （1） 、福建农林大学土地利用动态图 （2） 、福建农林大学面积变化数据表 1 2 3 4 5 6 1 2.0831068446.133599031 0.047468958 0.0000374479 0.5291313370.590313716 2 9.6962424453.023865498 31.14864644 0.249942264 15.792326173.168212173 3 13.570257660.803834153 6.919615472 3.191295059 20.819122562.621547729 4 3.6304390930.216651081 1.019182046 0.461170889 7.8084638480.472637435 5 0.6550386670.851085913 1.167895147 0.061938827 1.5745718511.140618097 6 14.295556081.096002668 14.84053536 0.270830702 22.844919136.297456062 Image File: d:/徐勇/bianma09.img User Name : Administrator （3） 、福建农林大学土地分类精度评价报告表 Date : Fri Dec 13 20:21:33 2013 Reference Data - Classified Data water plant weiliyong fangwu jiaotong gendi RowTotal - - - - - 0 0 0 0 0 0 0 0 water 0 0 1 0 0 0 1 2 plant 0 0 13 0 0 0 2 15 weiliyong 0 0 0 0 0 0 0 0 fangwu 0 0 5 0 5 0 2 12 jiaotong 0 0 2 0 2 0 0 4 gendi 0 0 3 0 1 0 3 7 Column Total 0 0 24 0 8 0 8 40 Reference Data - - End of Error Matrix ACCURACY TOTALS - Class Reference Classified Number Producers Users Name Totals Totals Correct Accuracy Accuracy - - - - - - - 0 0 0 - - 0 2 0 - - 通过对分类的评价，总体精度为 52.50%，KAPPa 系数仅为 0.3015，所得到的分类精度 并不是特别理想。计算出的到总体精度和 KAPPa 系数两个数据，虽然经过对重采