遥感实习报告模板.doc

遥感技术与应用实验目录 实验一 erdas 视窗的基本操作 实验二 遥感图像的几何校正 实验三 遥感图像的增强处理实验一 erdas 视窗的基本操作 一、实验目的和要求 （1）初步了解目前主流的遥感图像处理软件 erdas 的主要功能模块； （2）掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的几何校正等后续实习奠定基础。 二、实验计划和设备 （1）实验时数3学时； （2）实验地点在机房，每人一机； （3）实验所用软件为遥感图像处理软件erdas imagiine 9.1。 三、实验原理 erdas imagine是美国erdas公司开发的遥感图像处理系统。它以其先进的图像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块，服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的rs/gis（遥感图像处理和地理信息系统）集成功能，为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图像处理工具。 软件功能非常丰富，在常规遥感图像处理过程中不可能应用其全部功能，而视窗操作是 erdas 软件操作的基础 , erdas 所有模块都涉及到视窗操作。本实验要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解学习 erdas 软件打好基础。本次实验主要包括：视窗功能认识；文件菜单操作；实用菜单操作；显示菜单操作；矢量菜单操作等。四、方法和步骤 （1）视窗功能认识 二维视窗是显示栅格图像、矢量图形、注记文件、 aoi 等数据层的主要窗口。通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。图像显示操作（ display an image ）步骤如下： 第一步：启动程序（ start program ） 视窗菜单条： fileopen rasterlayerselect layer to add 对话框。第二步：确定文件（ determine file ） 在 select layer to add 对话框中有 file 和 raster option 两个选择项，其中 file 就是用于确定图像文件的第三步：设置参数（ raster option ）第四步：打开图像（ open raster layer ） （2）实用菜单操作 了解光标查询功能；量测功能；数据叠加功能；文件信息操作；三维图像操作等。 （3）显示菜单操作 掌握文件显示顺序；显示比例；显示变换操作等。（4）矢量菜单操作矢量菜单操作功能是 erdas 软件将遥感与地理信息系统相结合的一个体现。主要介绍矢量操作的有关命令。 矢量文件的生成与编辑步骤如下： 第一步：打开图像文件 第二步：创建图形文件 第三步：绘制图形要素 第四步：保存矢量文件 实验二 遥感图像的几何校正 一、实验目的和要求 通过实验操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，理解遥感图像几何校正的意义。 二、实验计划和设备 （1）实验时数3学时； （2）实验地点在机房，每人一机； （3）实验所用软件为遥感图像处理软件erdas imagiine 9.1。 三、实验原理 erdas 软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（ geo-referencing ）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 erdas提供7种图像几何校正计算模型，包括仿射变换、多项式变换、非均匀变换、投影变换等。erdas还提供9种三大类控制点采集模式，即视窗采点模式、文件采点模式、地图采点模式。本次实验主要掌握利用视窗采点模式进行多项式变换几何校正的原理和方法。 四、方法和步骤 （1）图像几何校正的途径 erdas 图标面板工具条：点击 dataprep 图标， image geometric correction 打开 set geo-correction input file 对话框（图 2-1 ）。 erdas 图标面板菜单条： main data preparation image geometric correction 打开 set geo-correction input file 对话框（图 2-1 ）。在 set geo-correction input file 对话框中，需要确定校正图像： （1）确定来自文件（ from image file ），然后选择输入图像。 （2）图像几何校正的计算模型（ geometric correction model ）（3）图像几何校正的具体过程 第一步：显示图像文件（ display image files ） 首先，在erdas图标面板中点击viewer图标两次，打开两个视窗（ viewer1/viewer2 ），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下： erdas 图表面板菜单条： session title viewers 然后， 在 viewer1 中打开需要校正的 lantsat 图像： tmatlanta,img，在 viewer2 中打开作为地理参考的校正过的 spot 图像： panatlanta,img 。 第二步：启动几何校正模块（ geometric correction tool ） viewer1 菜单条： raster geometric correction 打开 set geometric model 对话框（图2-2 ） 选择多项式几何校正模型： polynomialok 同时打开 geo correction tools 对话框和 polynomial model properties 对话框。 在 polynomial model properties 对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数： 定义多项式次方（ polynomial order ） :2 定义投影参数：（ projection ） : 略 applyclose 打开 gcp tool referense setup 对话框（图2-5 ）第三步：启动控制点工具（ start gcp tools ）首先，在 gcp tool referense setup 对话框（图2-5 ）中选择采点模式： 选择视窗采点模式： existing viewerok 打开 viewer selection instructions 指示器（图 2-6 ） 在显示作为地理参考图像 panatlanta,img 的 viewer2 中点击左键 打开 reference map information 提示框（图 2-7 ）； ok 此时，整个屏幕将自动变化为如图 7 所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。第四步：采集地面控制点（ ground control point ） gcp 的具体采集过程： 在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和繁重的工作，具体过程如下： 1) gcp 工具对话框中，点击 select gcp 图表，进入 gcp 选择状态； 2) 在 gcp 数据表中，将输入 gcp 的颜色设置为比较明显的黄色。 3) 在 viewer1 中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，作为输入 gcp 。 4) 在 gcp 工具对话框中，点击 create gcp 图标，并在 viewer3 中点击左键定点， gcp 数据表将记录一个输入 gcp ，包括其编号、标识码、 x 坐标和 y 坐标。 5) 在 gcp 对话框中，点击 select gcp 图标，重新进入 gcp 选择状态。 6) 在 gcp 数据表中，将参考 gcp 的颜色设置为比较明显的红色， 7) 在 viewer2 中，移动关联方框位置，寻找对应的地物特征点，作为参考 gcp 。 8) 在 gcp 工具对话框中，点击 create gcp 图标，并在 viewer4 中点击左肩顶巅，系统将自动将参考点的坐标（ x 、 y ）显示在 gcp 数据表中。 9) 在 gcp 对话框中，点击 select gcp 图标，重新进入 gcp 选择状态，并将光标移回到 viewer1 中，准备采集另一个输入控制点。 10) 不断重复 1-9 ，采集若干控制点 gcp ，直到满足所选定的几何模型为止，每采集一个 input gcp ，系统就自动产生一个 ref. gcp ，通过移动 ref. gcp 可以优化校正模型。 第五步：采集地面检查点（ ground check point ） 以上采集的 gcp 的类型均为控制点，用于控制计算，建立转换模型及多项式方程。下面所要采集的 gcp 类型是检查点。（指导学生按照控制点选取的思路进行选取） 第六步：计算转换模型（ compute transformation ） 在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模型。所以随着控制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成。 在 geo-correction tools 对话框中，点击 display model properties 图表，可查阅模型。第七步：图像重采样（ resample the image ） 重采样过程就是依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程。原图像中所有栅格数据层都要进行重采样。 erdas image 提供了三种最常用的重采样方法。 图像重采样的过程：首先，在 geo-correction tools 对话框中选择 image resample 图标。 然后，在 image resample 对话框中，定义重采样参数； 输出图像文件名（ output file ）: rectify.img 选择重采样方法（ resample method ） :nearest neighbor 定义输出图像范围： 定义输出像元的大小： 设置输出统计中忽略零值 : 定义重新计算输出缺省值： 第八步：保存几何校正模式（ save rectification model ） 在 geo-correction tools 对话框中点击 exit 按钮，退出几何校正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件，以便下一次直接利用。 第九步：检验校正结果（ verify rectification result ） 基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接功能，及查询光标功能进行目视定性检验。实验三 遥感图像的增强处理 一、实验目的和要求 通过上机操作，了解空间增强、辐射增强几种遥感图像增强处理的过程和方法，加深对图像增强处理的理解。 二、实验计划和设备 （1）实验时数3学时； （2）实验地点在机房，每人一机； （3）实验所用软件为遥感图像处理软件erdas imagiine 9.1。三、实验原理 erdas image 图像解译模块主要包括了图像的空间增强、辐射增强、光谱增强、高光谱工具、傅立叶变换、地形分析以及其他实用功能。 本次实验重点掌握卷积增强处理；直方图均衡化；主成分变换；色彩变换处理的原理和方法。 （1）卷积增强（convolution） 空间增强技术是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像之目的。卷积增强是空间增强的一种方法。 卷积增强时将整个像元分块进行平均处理，用于改变图像的空间频率特征 。卷积增强处理的关键是卷积算子 - 系数矩阵的选择。该系数矩阵又称卷积核（kernal）。 erdas imagine 将常用的卷积算子放在一个名为 default.klb 的文件中，分为 3*3 ， 5*5 、 7*7 三组，每组又包括“ edge detect/low pass/horizontal/vertical/summary ”等七种不同的处理方式。（2）直方图均衡化（histogram equalization） 直方图均衡化实质上是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元数量大致相同。这样，原来直方图中间的峰顶部分对比度得到增强，而两侧的谷底部分对比度降低，输出图像的直方图是一较平的分段直方图。（3）主成分变换（principal component analysis） 主成分变换是一种常用的数据压缩方法，它可以将具有相关性的多波段数据压缩到完全独立的较少的几个波段上，使图像数据更易于解译。 erdas image 提供的主成分变换功能最多等对 256 个波段的图像进行转换压缩。（4）色彩变换（ rgb to ihs ） 色彩变换是将遥感图像从红（ r ）、绿（ g ）、兰（ b ）三种颜色组成的色彩空间转换到以亮度（ i ）、色度（ h ）、饱和度（ s ）作为定位参数的色彩空间，以便使图像的颜色与人眼看到得更接近。其中，亮度表示整个图像的明亮程度，取值范围是 0-1 ；色度代表像元的颜色，取值范围为 0-360 ；饱和度代表颜色的纯度，取值范围是 0-1 。四、方法和步骤 （1）卷积增强（ convolution ） 具体执行过程如下： erdas 图标面板菜单条： mainimage interpreterspatial enhancementconvolutionconvolution 对话框。几个重要参数的设置： 边缘处理方法：（ handle edges by ）： reflection 卷积归一化处理： normalize the kernel （2）直方图均衡化（ histogram equalization ） erdas 图标面板菜单条： main image interpreter radiometric enhancement histogram equalization对话框。（图 3-2 ）（3）主成分变换（principal component an