3S技术实习报告

3S实习报告一、实习目的：1．掌握GNSS数据采集，RS影像及航测影像处理、信息提取，GIS分析与制图等技术，培养学生的系统集成能力，提高学生的动手实践能力。2．了解GNSS技术、RS技术、GIS技术在工程实践中的综合应用。3．理解、掌握3S技术集成以及发展趋势，学会用3S技术解决工程中的一些问题。二、实习地点：（GNSS数据采集）。三、实习内容1．工作区控制点数据的采集（GNSS数据采集及处理）。（1）静态GPS的选择与设置；（2）数据导入；（3）坐标转换与投影变换；（4）生成控制点文件。2．RS影像及航测影像处理与信息提取。（1）RS影像处理，包括遥感图像的几何校正、增强、配准、裁剪等；（2）专题信息提取（即遥感影像分类）。3．GIS信息分析与制图（1）统计各类别的面积；（2）制作分类后的专题图。四、主要步骤：1．实验原理：依据GNSS、RS、GIS以及计算机等相关学科原理与方法开展3S综合实习。2．主要步骤：流程图如下数据源数据源帽儿山GNSS数据采集GNSS影像信息提取决策树分类监督分类非监督分类SVM几何校正图像镶嵌图像裁剪图像增强图像融合RS栅格转矢量GIS土地利用现状图等高线DEM（一）GNSS数据采集1、基本步骤：GNSS的使用和工作区控制点数据的采集。主要包括：1)控制点规划设计；（在遥感影像上设计12个控制点，架设基站，利用已知点坐标解算四参数）图图1-1-12)设定GNSS仪器的坐标系统；3)依据方案采集控制点坐标；4)在电脑上导入采集的数据；5)保存数据文件，作为遥感数据处理和GIS制图的控制点数据。二、RS影像处理、信息提取1、图像的几何校正1)将已有的备用map_proj文件替换EXELIS\ENVI51\classic\map_proj文件2)打开ENVICLASSIC，打开待校正图像3)主菜单Map→Registration→SelectGCPs:ImagetoMap命令，对该图像定义坐标系，在ImagetoMapRegistration对话框中可选择New…自定义坐标系，选择坐标系信息CGCS_2000_3_Degree_GK_Zone_42N，选择像元大小图2图2-1-1图2-1-24)在groundcontrolpointsselections界面点击addpoint选取控制点，选中点之后输入测得的正确坐标，选取完毕后还可以点击上方file→save导出所选择的坐标文件以便下次使用5)点击options下方菜单warpfile后，选择待校正影像，点击ok，设置相关参数，设置存储文件名和存储路径，点击ok，输出6)可在窗口点击newsdispay加载校正过后的图。图2图2-1-3图2-1-42、图像的镶嵌1)在ENVI界面打开moscial_1.img和moscial_2.img2)在Toolbox界面找到Mosaicking→Seamlessmosaic命令，进入Seamlessmosaic设置界面图图2-2-13)添加需要镶嵌的两幅影像，可设置dataignorevalue为0，设置olormatchingaction，选中图像，点击右键，有“adjust和reference”两个选项，可以利用showpreview，进行预览，通过切换“adjust和reference”对比镶嵌结果，然后最后确定较为合适的选项图图2-2-24)点击colorcorrection，在histogrammatching前打√，并点击下方overlapareaonly5)在seamlines/feathering，在applyseamlines前打√，并点击下方seamlinefeather6)点击上方“semlines”→“autogenerateseamlines”自动绘制边界线，然后还可以点击starteditingseamlines进行编辑自动绘制的边界线7)在export界面设置输出名称及路径，设置重采样方法，点击finish镶嵌图图2-2-3图图2-2-4图2图2-2-5图2-2-63、图像的裁剪以下分为两种裁剪方式：（1）规则裁剪（2）手动构建选区进行裁剪规则裁剪：1)在ENVI界面打开准备的图像2)点击file→saveas，点击要处理的图像，设置要裁剪的规则区域，点击subsetbyfile后点击useviewextent，点击ok，设置存储名称及路径,手动构建选区进行裁剪图2图2-3-1图2-3-21）打开图像2）选中图像，点击右键，newregionofinterest，进入roi设置界面3）在设置窗口，选择一个roi类型（点、线、面等），绘制roi并保存该roi4）在Toolbox中，打开RegionsofInterest/SubsetDatafromROIs。5）在SelectInputFile对话框中，选择Beijing_TM.dat，打开SubsetDatafromROIs6）Parameters面板，在SubsetDatafromROIsParameters面板中，设置以下参数：SelectInputROIs：选择刚才生成的矢量文件roi1MaskpixelsoutputofROI？：YesMaskBackgroundValue背景值：07）选择输出路径和文件名，单击OK执行图像裁剪图2-3-3图2-3-4图2-3-3图2-3-4图2-3-5图2-3-6图2-3-7图2-3-8图图2-3-94、图像增强1)在ENVICLASSIC界面打开数据，2)主菜单transform→NDVI3)在NDVIcalculationparameters界面设置处理波段，和存储名称路径，生成植被指数图图2-4-14)在anvailablebandslist加载新的display，G为刚导出的NDVI，R和B分别是原图的R和B,可看到新的视图显示，部分地物的颜色要比增强之前更好辨认图2图2-4-2图2-4-35、图像的融合图像融合分为不同传感器不同分辨率和相同传感器不同分辨率的图像融合，以下都有包含在ENVI界面打开两张不同传感器的图像图图2-5-12)选中图像，右键，viewmetadata查看影像的具体属性信息，点击mapinfo，内pixelsize即为图像分辨率，可知两张图像的分辨率图图2-5-23)在Toolbox找到ImageSharpening，点击它下拉界面Gram-schmidtpansharpening即进入了图像融合设置界面图图2-5-3图图2-5-44)先选择分辨率较低的图像点击ok，在选择分辨率较高的图像点击ok，选择降低高分辨率全色波段的方法、重采样方法，设置融合后图像的存储名称及路径，点击ok，在传感器分类点击“unknown”,完成之后即可看到融合后的图图图2-5-5图图2-5-65)重复上述步骤，在最后由于是相同传感器，在设置窗口选择对应的传感器类型即可图图2-5-7图图2-5-86、图像的监督分类1)启动ENVI软件，从文件菜单打开多波段影像文件，从可用波段列表中装载彩色或假色影像，显示遥感影像2)从主图像窗口的工具（Tools）菜单下选感兴趣区工具：Tools→RegionofInterest→ROITools3)在自动打开的ROITools窗口中，设定ROI_Type为“Polygon”（多边形），选定样本采集的窗口类型，进行采集4)在选定的窗口如Zoom用鼠标左键画出样本区域，在结束处击鼠标右键二次，样本区域被红色充填，同时ROITools窗口中显示采集样本的信息。采集新的样本点击“NewRegion”，重新上述步骤进行多个地物样本采集图图2-6-15)点击options下拉菜单computeroiseparabilty计算所选roi的精度，进行可分离性检验，若不符合精度要进行修改或重新选择图2图2-6-2图2-6-36)还可对roi进行定性分析：file→exportroiston-dvisuliazer，选择图像和要进行分析的roi，点击ok即可图2图2-6-4图2-6-57)后处理：可点击classficiation→supervised→maximumlikehood，选择选择图像和要进行分析的roi，设置文件存储名称及路径，点击ok即可图图2-6-68)后处理：可点击classficiation→postclassficiation→classstatistics，选择选择图像和要进行分析的roi，设置文件存储名称及路径，点击ok即可图图2-6-79)后处理：分别点击classficiation→postclassficiation→clumpclass/sieveclass/combineclass/overlayclass，选择选择图像和要进行分析的roi，设置文件存储名称及路径，点击ok即可图图2-6-8图图2-6-97、图像的非监督分类1)打开遥感影像2)选择Classification->Unsupervised->lsodata3)选择要处理的图像，设置分类的数量限制：numberofclasses：min5max12，和导出文件名称和存储路径，点击ok图图2-7-14)点击overlay→classification，点击导出的非监督分类的图像，点击ok图图2-7-25)在interactiveclasstool界面，点击options→editclasscolors/names可修改分类的颜色和名称图图2-7-3图图2-7-46)点击classification→postclassification→combineclasses，合并部分相同的类7)选择要处理的图像，在cmobineclassesparameters，选择selectinput的某一类，选择selectoutputclass对应的类，点击addcombination，点击ok即可图图2-7-58)File→color→classcolormapping，将地图上的颜色加载到分类后的图上9)点击classification→postclassification→assignclasscolors，点击display#1，点击选中合并类导出的图像，点击ok10)非监督分类的后处理过程与监督分类的过程类似图图2-7-68、遥感图像的SVM分类1)从ENVI主菜单中，classification→supervised→supportvectormachine，选择影像并设置参数图图2-8-1图图2-8-22)成果图如下：图图2-8-39、决策树分类1)主菜单：Classification→decisiontree→buildnewdecisiontree2)在树根处单击出现editdecisionproperties对话框，书写公式；3)ok后在variable/filepairings对话框中指定一个计算的对应数据；保存；图2-9-1图2-9-1图2-9-2图2图2-9-3图2-9-44)将所有公式输入得到最终决策树公式;图图2-9-55)输出最终决策树图;图图2-9-6决策树自动阈值分类：6)加载tm_korea_stacked.dat；在image窗口中选择overlay→regionofinterest；在ROITool对话框中，单击ROI_Type→Polygon，绘制感兴趣区；图图2-9-77)主菜单：Classification→decisiontree→rulegen→classfier选择数据设置参数；图图2-9-88)主菜单：Classification→decisiontree→editexistingdecisiontree打开前一步操作生成数据,ENVIDecisionTree对话框options→Execute预览；图2图2-9-9图2-9-1010、数据提取1)ENVI打开监督分类成果数据；2)主菜单：Vector→RastertoVector，获得evf格式的矢量数据；3)在矢量文件窗口，选择File→ExportLayerstoShapefile，得到shp格式的矢量文件；图2-10-1图2-10-1图2-10-2三、GIS分析与制图1、DEM制作，等高线绘制1)打开ArcMap，加载高程点数据文件图图3-1-12)添加数据，将数据转化为图像图3-1-2图3-1-2图3-1-33)在工具箱\系统工具箱\3DAnalystTools.tbx\数据管理\TIN\创建TIN，创建TIN图3-1-4图3-1-4图3-1-54）在工具箱\系统工具箱\3DAnalystTools.tbx\转换\由T