遥感原理与应用实验上机指导书遥感081

1、遥感原理与应用实验指导书张继超 编测绘工程（摄影测量与遥感）专业08-11级适用辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院二八年八月目 录实验一：ERDAS软件的基本操作1实验二 遥感图像的几何校正7实验三 遥感信息的复合13实验四 遥感图像的分类14实验一：ERDAS软件的基本操作一、实验目的和要求通过实验操作，掌握ERDAS软件的安装步骤；了解ERDAS Imagine 软件模块构成及ERDAS Imagine软件的菜单及其功能。掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感影像处理、解译制图等后续实习奠定基础。二、实验计划和设备（1）实验时数2学时；（2）实验地点在机房，每人一机；三、实验原理ERDA

2、S IMAGINE 是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件，它以模块化的方式提供给用户，使得用户可以根据自己的应用程序的要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。启动ERDAS IMAGINE 以后，首先可以看到它的图标面板，包括菜单条和工具条两部分，提供了启动ERDAS IMAGINE软件模块的全部菜单和图标。工具条中的图标如下：1 IMAGINE Credits ：查阅ERDAS信用卡2 Viewer：打开IMAGINE视窗3 Import：启动输入输出模块4 DataPrep：启动数据预

3、处理模块5 Composer：启动专题制图模块6 Interpreter：启动图像解译模块7 Catalog：启动图像库管理模块8 Classifier：启动图像分类器9 Modeler：启动空间建模工具10 Vector：启动矢量功能模块11 Radar：启动雷达图像处理模块12 VirtualGIS：启动虚拟GIS模块本实验主要了解2、3、4、6模块的基本操作。四、方法和步骤1. 实验内容1） 安装ERDAS IMAGINE软件，结合软件安装说明来做；2） 启动ERDAS IMAGINE软件。在所有程序中找到ERDAS IMAGINE9.1运行程序，左击该程序；或者双击桌面ERDAS IM

4、AGINE软件图标，进入ERDAS IMAGINE9.1运行程序。3） 对照下面内容，了解ERDAS IMAGINE菜单及功能。在程序菜单中选择ERDAS IMAGINE 9.1，ERDAS IMAGINE 开始启动运行, 图标面板（ICON Panel）自动打开，并在你的屏幕上显示如下： 图1-1 ERDAS图标面板ERDAS IMAGINE的图标面板包括菜单条：Session, Main, Tools, Utilities, Help 和工具条两部分。 ERDAS IMAGINE的图标面板包括菜单条中的5项下拉菜单都由一系列命令或选择项组成，这些命令及其功能如表1.1所示。 表1.1 ER

5、DASIMAGINE图标面板菜单条菜单命令 菜单功能 Session Menu:综合菜单 完成系统设置、面板布局、日志管理，启动命令工具、批处理过程、实用功能、联机帮助等 Main Menu:主菜单 启动ERDAS图标面板中包括的所有功能模块 Tools Menu:工具菜单 完成文本编辑，矢量及栅格数据属性编辑，图形图像文件坐标变换，注记及字体管理，三维动画制作 Utility Menu:实用菜单 完成多种栅格数据格式的设置与转换，图像的比较 Help Menu:帮助菜单 启动关于图标面板的联机帮助，ERDAS IMAGINE联机文档查看、动态连接库浏览等 表1.2 综合菜单命令及其功能命令

6、功能 Preference 面向单个用户或全体用户，设置多数功能模块的系统确省值 Configuration 为ERDAS IMAGINE 配置各种外围设备，如打印机、磁带机 Session Log 查看ERDAS IMAGINE提示、命令及运行过程中的实时记录 Active Process List 查看与取消ERDAS IMAGINE系统当前正在运行的处理操作 Commands 启动命令工具，进入命令菜单状态，通过命令执行处理操作 Enter Log Message 向系统综合日志（Session Log）输入文本信息 Start Batch Commands 启动或退出批处理工具，打工批

7、处理向导，记录批处理命令 Open Batch File 打开批处理命令文件 View Batch Queue 打开批处理进程对话框，查看、编辑、删除批处理队列 View Batch Queue 确定图标面板（Icon Panel）的水平或垂直显示状态 Tile Viewers 平铺排列两个以上已经打开的视窗（Viewer） Close All Viewers 关闭当前打开的所有视窗（Viewer） Main 进入主菜单（Main Menu）,启动图标面板中包括的所有模块 Tools 进入工具菜单（Tools Menu），显示和编辑文本及图像文件 Utilities 进入实用菜单（Utilit

8、y Menu），执行ERDAS的常用功能 Help 打开ERDAS IMAGINE联机帮助（On-line Help）文档 Properties 打开IMAGINE系统特性对话框，查看和配置序列号与模块 Exit IMAGINE 退出ERDAS IMAGINE软件环境 表1.3 主菜单命令及其功能命令 功能 IMAGINE Credits 查阅ERDAS信用卡 （Credits）Start IMAGINE Viewer 启动ERDAS IMAGINE视窗 (Viewer) Import/Export 启动ERDAS IMAGINE数据输入输出模块 (Import) Data Preparati

9、on 启动ERDAS IMAGINE数据预处理模块 (Dataprep) Map Composer 启动ERDAS IMAGINE专题制图模块 (Composer) Image Interpreter 启动ERDAS IMAGINE图像解译模块 (Interpreter) Image Catalog 启动ERDAS IMAGINE图像库管理模块 (Catalog) Image Classification 启动ERDAS IMAGINE图像分类模块 (Classifier) Spatial Modeler 启动ERDAS IMAGINE空间建模工具 (Modeler) Vector 启动ERD

10、AS IMAGINE矢量功能模块 (Vector) Radar 启动ERDAS IMAGINE雷达图像处理模块 (Radar) Virtual GIS 启动ERDAS IMAGINE虚拟GIS模块 (Virtual GIS) 表1.4 工具菜单命令及其功能命令 功能 Edit Text Files 编辑ASCII码文本文件 Edit Raster Attributes 编辑栅格文件属性数据 View Binary Data 查看二进制文件的内容 View HFA File Structure 查看ERDAS IMAGINE层次文件结构 Annotation Information 查看注记文件

11、信息，包括元素数量与投影参数 Image Information 获取ERDAS IMAGINE栅格图像文件的所有信息 Vector Information 获取ERDAS IMAGINE矢量图形文件的所有信息 Image Commands Tool 打开图像命令对话框，进入ERDAS命令操作环境 Coordinate Calculator 将坐标系统从一种椭球体或参数转变为另外一种 Create/Display Movie Sequences 产生和显示一系列图像画面形成的动画 Create/Display Viewer Sequences 产生和显示一系列视窗画面组成的动画 Image D

12、rape 以DEM为基础的三维图像显示与操作 表1.5 实用菜单命令及其功能命令 功能 JPEG Compress Image 应用JPEG压缩技术对栅格图像进行压缩，以便保存 Decompress JPEG Image 将应用JPEG压缩技术所生成的栅格图像进行解压缩 Convert Pixels to ASCII 将栅格图像文件数据转换成ASCII码文件 Convert ASCII to Pixels 以ASCII码文件为基础产生栅格图像文件 Convert Images to Annotation 将栅格图像文件转换成IMAGINE的多边形注记数据 Convert Annotation

13、to Raster 将IMAGINE的多边形注记数据转换成栅格图像文件 Create/Update Image Chips 产生或更新栅格图像分块尺寸，以便于显示管理 Create Font Tables 以特定的字体生成一幅专题地图 Compare Images 打开图像比较对话框，比较两幅图像之间的某种属性 Reconfigure Raster Formats 重新配置系统中的栅格图像数据格式 Reconfigure Vector Formats 重新配置系统中的树凉图形数据格式 表1.6 帮助菜单命令及其功能命令 功能 Help for ICON Panel 显示ERDAS IMAGIN

14、E图标面板的联机帮助 IMAGINE Online Documentation 进入联机帮助目录，查看IMAGINE联机文档 IMAGINE Version 查看正在运行的ERDAS IMAGINE软件版本 IMAGINE DLL Information 查看IMAGINE动态连接库的类型与常数信息 工具图标及其功能（Panel ICON） 与IMAGINE Professional级功能及其应用外，还将涉及两个重要的扩展模块Vector模块和Virtual GIS模块，因而共有13个图标（表1.7） 表1.7 ERDAS IMAGINE 图标面板工具条 图标命令 功能 Start IMAGI

15、NE Viewer 打开IMAGINE视窗 Import/Export 启动数据输入输出模块 Data preparation 启动数据预处理模块 Map Composer 启动专题制图模块 Image Interpreter 启动图像解译模块 Image Catalog 启动图像库管理模块 Image Classification 启动图像分类模块 Spatial Modeler 启动空间建模工具 Radar 启动雷达图像处理模块 Vector 启动矢量功能模块 Virtual GIS 启动虚拟GIS模块 AutoSync AutoSync模块将减轻纠正选点工作，使得用于动态监测的不同时相/

16、分辨率精确配准融合工作量大大减少一）视窗操作视窗操作是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，从而为深入理解和学习ERDAS软件打好基础。本次实验主要内容：* 图像文件的显示及缩放功能* 两幅图像的叠加操作（混合、卷帘、闪烁）* 图像文件信息操作* 光标查询功能* 感兴趣区域AOI的操作* 常用的栅格图像处理1 图像显示操作第一步：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 F

17、ile）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，具体内容和操作实例如表。表1-1 图像文件确定参数参数项含义实例Look in确定文件目录examplesFile name确定文件名xs_truecolor_sub.imgFile of type确定文件类型IMAGINE Image（*.img）Recent选择近期操作过的文件-Go to改变文件路径-第三步：设置参数（Raster option）图1-2 参数设置（尝试更改参数，观察影像变化）第四步：打开图像（Open Raster Layer）l

18、anier.img和inlandc.img2 图像缩放操作四种缩放显示方式：1) 利用窗口工具条中 这组图标点击前者可实现放大两倍显示；点击后者可实现缩小两倍显示（以窗口为中心）2) 利用窗口工具条中这组图标点击前者可实现放大两倍显示；点击后者可实现缩小两倍显示（以点为中心）3) 在窗口菜单条的View下拉菜单选ViewàZoom4) 直接在窗口中点鼠标右键，选Zoom3 两幅图像的叠加显示要针对具有相同地理参考系统（地图投影和坐标系统）的两个文件进行操作，在进行数据叠加操作之前，首先要按照前面1中所讲的步骤，在窗口中同时打开两个文件。（lanier.img和lnlandc.img）

19、注意：在打开第二个文件时，一定要在Raster Option中设置不清除窗口中已经打开的文件（取消选中 Clear Display 复选框），然后分别实现混合（blend）、卷帘（swipe）和闪烁（flicker）显示。在窗口中已有影像打开情况下点击打开影像按钮 、在出现的界面中files of type处选择合适的数据格式、点击所需文件、点击raster options、点击clear display处的勾号（去掉勾号）、点击OK确定。两图像重叠显示后可用view/arrange layers菜单交换上下图像位置、可用菜单utility/swipe推拉上层图像并与下层图像进行比较。4 图像

20、文件信息操作本操作主要用于查阅或修改图像文件的有关信息，如投影信息、统计信息和显示信息等。启动方式：单击UtilityàLayer Info命令 或直接点击工具条上文件信息图标。点击general查看其像元大小、波段数、地图参数、投影参数等相关信息；点击projection可查看详细的投影信息；点击histogram可查看各波段的灰度分布直方图；点击pixel data可查看各像元的灰度值。5 查询像元灰度值UtilityàInquire Cursor 或直接点击工具条上光标查询图标，可打开Inquire Cursor。在viewer中点击菜单utility/inquire

21、 cursor，窗口中显示的是十字丝处的像元值；用 键或信息窗口中上下左右箭头按钮移动十字丝；用窗口中的黑色圆点使十字丝回到初始位置；窗口中显示的数值就是光标所在位置的像元灰度值，其中有颜色的波段是目前图像窗口中显示的波段及颜色，无颜色的波段在图像窗口中未显示。6.显示比例操作（Displer Scale） 7.文件显示顺序（Arrange Layers）首先在视窗依次打开多个文件（包括图象、图形、注记等文件），注意在打开上层图象时，不要在选择参数中选中清除已打开图象；然后在Arrange Layers Viewer对话框中进行调整文件顺序。8. 打开不同文件类型第一步 打开图象文件（Open

22、 Raster Layer） 第二步 创建图形文件（Create Vector Layer） 第三步 绘制图形要素（Draw Vector Elements） “Vector”“Enable Editing” 第四步 保存矢量文件（Save Vector Layer） 9.最快找到最近用过的影像 recent五、注意事项及实验报告要求（1）学生要认真做好实验准备，写好预习报告。未做预习者，不准参加实验；（2）学生在每项内容动手前，首先回顾复习课堂上所学的有关知识体系，进行认真分析对照，以提高课堂学习质量和实验的效果。要认真实验，掌握ERDAS软件的基本操作；（3）实验期间可以相互讨论，但不得照

23、搬、照抄别人的结果，否则实验不能通过；实验中指导教师要根据学生实验情况和现场询问情况现场签字确认，未经教师签字的实验报告无效；（4）课后提交实验报告中，要写清“方法步骤”中提出的要求，并附有相关截图。（5）学生的实验报告，任课教师应仔细审阅，指出不足。根据上机所表现的能力与实验报告综合评定成绩。该实验成绩约占实验总成绩的20%。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，深刻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2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.

24、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

25、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 ）。 图 2-1 Set Geo-Correction Input File 对话框在 Set Geo-Correction Input File 对话框（图2-1 ）中，需要确定校正图像，有两

26、种选择情况： 其一：首先确定来自视窗（ FromViewer ），然后选择显示图像视窗。其二：首先确定来自文件（ 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 ）ERDAS 提供的图像几何校正模型有 7 种，具体功能如表2-1：表 2-1 几何校正计算模型与功能 模 型功 能Affine 图像仿射变换（不做投影变换） Polynomial 多项式变换（同时作投影变换） Reproject 投影变换（转换调用多项式变换） Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换 Camera 航空影像正射

27、校正 Landsat Lantsat 卫星图像正射校正 Spot Spot 卫星图像正射校正 （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,im

28、g 。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（图2-3 ）和 Polynomial Model Properties 对话框（图2-4 ）。 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 Orde

29、r ） :2 定义投影参数：（ PROJECTION ） : 略 ApplyClose 打开 GCP Tool Referense Setup 对话框（图2-5 ）图 2-2 Set Geometric Model 对话框图 2-3 Geo Correction Tools 对话框图 2-4 Polynomial Properties 对话框图 2-5 GCP Tool Referense Setup 对话框 第三步：启动控制点工具（ Start GCP Tools ） 图 2-6 Viewer Selection Instructions首先，在 GCP Tool Referense Set

30、up 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 2-8 所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。 图 2-7 reference Map Information 提示框 图 2-8 控制点采点第四步：采集地面控制点（ Ground Co

31、ntrol 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 Se

32、lect 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

33、足所选定的几何模型为止，尔后，没采集一个 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

34、框中，点击 Display Model Properties 图表，可以查阅模型。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，（这里任选其一）。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（

35、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

36、功能，及查询光标功能进行目视定性检验。五、注意事项及实验报告要求（1）学生要认真做好实验准备，写好预习报告。未做预习者，不准参加实验；（2）学生要认真实验，掌握遥感图像几何校正的原理和方法；（3）实验中指导教师要根据学生实验情况和现场询问情况现场签字确认，未经教师签字的实验报告无效；（4）课后提交实验报告中，要写清“方法步骤”中提出的要求，并附有控制点坐标选取结果及精度评价表。（5）学生的实验报告，任课教师应仔细审阅，指出不足。根据上机所表现的能力与实验报告综合评定成绩。该实验成绩约占实验总成绩的30%。实验三 遥感信息的复合一、实验目的和要求通过上机操作，初步掌握遥感信息复合的方法，深入理解

37、遥感信息复合在信息解译中的意义。二、实验计划和设备（1）实验时数2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 分辨率融合是遥感信息复合的一个主要方法，它使得融合后的遥感图像既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特征，从而达到增强图像质量的目的。注意：在调出了分辨率融合对话框后，关键是选择融合方法，定义重采样的方法。四、方法和步骤多光谱数据与高分辨率全色数据的融合如图3-。图 3-1 分辨率融合对话框 另外，要利用软件提供的分辨率融合、小波融合功能进行多光谱数据与高分辨率全色数据的融合，并比较各种方法对不同遥感影像融

38、合的效果。五、注意事项及实验报告要求（1）学生要认真做好实验准备，写好预习报告。未做预习者，不准参加实验；（2）学生要认真实验，掌握遥感图像复合的方法；（3）实验中指导教师要根据学生实验情况和现场询问情况现场签字确认，未经教师签字的实验报告无效；（4）课后提交实验报告中，要写清“实验原理”，并附有实验结果和体会。（5）学生的实验报告，任课教师应仔细审阅，指出不足。根据上机所表现的能力与实验报告综合评定成绩。该实验成绩约占实验总成绩的20%。实验四 遥感图像的分类一、实验目的和要求通过上机操作，理解遥感图像计算机分类的基本原理，掌握非监督分类和监督分类的过程， 并弄清两者的区别。二、实验计划和设备（1）实验时数2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、实验原理传统的遥感图像计算机分类的方法大体有两种：非监督分类和监督分类。非监督分类（Unsupervised Classification）指不必对影像地物获取先验知识，仅依靠影像上不同类地物的光谱线性进