遥感技术原理与应用

实验一：ERDAS视窗的基本操作

一、实验目的：

初步了解目前主流的遥感图象处理软件ERDAS的主要功能模块，在此基

础

上，掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图象的几何校正等后续实习奠

定基础。

二、实验原理：

视窗功能介绍；文件菜单操作；实用菜单操作：显示菜单操作；矢量和删格

菜单操作等。

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，熟练掌握图象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。

二维视窗(图1-1)是显示删格图象、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。

重点掌握ERDAS图表面板菜单条；ERDAS图表面板工具条；掌握视窗菜

单功能和视窗工具功能等基本操作。

三、实验步骤：

图象显示操作(DisplayanImage)

第一步：启动程序(StartProgram)

视窗菜单条：File—>opcn—►RastcrLayer—►SelectLayerToAdd对话框。第二步：

确定文件(DetermineFile)

在SelectLayerToAdd对话框中有File和RasterOption两个选择项，其中File

就是用于确定图象文件的，具体内容和操作实例如表。

表1-1图象文件确定参数

参数项含义实例

Lookin确定文件目录examples

Filename确定文件名xs_truecolor—_sub.img

Fileoftype确定文件类型IMAGINEImage

(*.img)

Recent选择近期操作过的.........

文件

Goto|改件路岑

第三步：设置参数(Rasteroption)

第四步：打开图象(OpenRasterLayer)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；三维图象操作等。

四、实验结果及分析：

通过对ERDAS视窗的操作，掌握了文件菜单操作、实用菜单操作、显示

菜单操作、矢量和删格菜单操作等。同时也掌握了ERDAS图表面板菜单条，

ERDAS图表面板工具条，掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作；并且了

解光标查询功能、量测功能、数据叠加功能、文件信息操作、三维图象操作等。

学到了不少，操作能力也提高了不少，对此软件有了更进一步的了解，同时加深

了对课本知识的理解和记忆，为下面的实验操作汀下必要的基础。

实验二：遥感图象的几何校正

一、实验目的：

通过实习操作，掌握遥感图象几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图

像儿何校正的意义。

二、实验原理：

校正前的图象看起来是由行列整齐的等间距像元点组成的，但实际上，由于

某种几何畸变，图象中像元点间所对应的地面距离并不相等。校正后的图象亦是

由等间距的网格点组成的，且以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，图象中

格网的交点可以看做是像元的中心。校正的最终目的是确定校正后的图象的行列

数值，然后找到新图象中每一像元的亮度值。

三、实验步骤：

图象校正的具体过程

第一步：显示图象文件(DisplayImageFiles)

首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次，打开两个视窗

(Viewerl/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—TitleViewers

然后，在Viewed中打开需要校正的Lantsat图象：tmAtlantajmg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(GeometricCorrectionTool)

Viewer)菜单条：Raster—>GeometricCorrection

一打开SetGeometricModel对话框(2)

一选择多项式几何校正模型：Polynomial—>OK

—>同时打开GeoCorrectionTools对话框(3)和PolynomialModel

Properties对话框(4)。

在PolynomialModelProperties对■话框中，定义多项式模型参数以及投影参

数：

一定义多项式次方(PolynomialOrder):2

一定义投影参数：(PROJECTION):略

—►Apply—>Close—>打开GCPToolReferenseSetup对话框(5)

图2-2SetGeometricModel对话框

图2・3GeoCorrectionTools对话框

图2-4PolynomialProperties对话框

图2-5GCEloolReferenseSetup对话框

第三步：启动控制点工具(StarlGCPTools)

X

企SZOinsideaviewertoselect

forInputImage

Cancel

图2-6ViewerSelectionInstructions

首先，在GCPToolReferenseSetup对话框（图5）中选择采点模式：一选

择视窗采点模式：ExistingViewer一OK

—*打开ViewerSelectionInstructions指示器（图2-6）

一■在显示作为地理参考图象panAtlanta,img的Viewer2中点击左键一

打开referenceMapInformation提示框（图2-7）；一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,

图2-7referenceM叩Infoimation提示框

图2-8控制点采点

第四步：采集地面控制点（GroundControlPoint）

GCP的具体采集过程：

在图象几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和繁重的工作，具体

过程如下：

在GCP工具对话框中，点击SelectGCP图表，进入GCP选择状态；

在GCP数据表中，将输入GCP的颜色设置为比较明显的黄色。

在Viewerl中挪移关联方框位置，寻觅明显的地物特征点，作为输入

GCPo

在GCP工具对话框中，点击CreateGCP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、X2标

和Y坐标。

在GCP对话框中，点击SelectGCP图标，重新进入GCP选择状态。

在GCP数据表中，将参考GCP的颜色设置为比较明显的红色，

在Viewer2中，挪移关联方框位置，寻觅对应的地物特征点，作为参

考GCP。

在GCP工具对话框中，点击CreateGCP图标，并在VieweM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SelectGCP图标，重新进入GCP选择状态，并将

光标移回到Viewerl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，尔后，没采集一个InputGCP,系统就自动产生一个Ref.GCP,

通过挪移Ref.GCP可以优化校正模型。

第五步：采集地面检查点(GroundCheckPoint)

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。(略)

第六步：计算转换模型(ComputeTransformation)

在控制点采集过程中，普通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Gco-CorrcctionTools对话框中，点击DisplayModelProperties图表，可以

查阅模型。

第七步：图象重采样(ResampletheImage)

重采样过程就是依据未校正图象的像元值，计算生成一幅校正图象的过程。

原图象中所有删格数据层都要进行重采样。

ERDASIMAGE提供了三种最常用的重采样方法。略

图象重采样的过程：

首先，在Geo-CorrectionTools对话框中选择ImageResample图标。

然后，在ImageResample对话框中，定义重采样参数；

t输出图象文件明(OutputFile):rectify.img

一选择重采样方法(ResampleMethod):NearestNeighbor—>定

义输出图象范围：

->定义输出像元的大小：

T设置输出统计中忽略零值：

一定义重新计算输出缺省值：

第八步：保存几何校正模式(SaverectificationModel)

在Geo-CorrectionTools对话框中点击Exit按钮，推出几何校正过程，按照

系统提示，选择/呆存图象几何校正模式，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(VerifyrectificationResult)基本方法：同

时在两个视窗中打开两幅图象，一幅是矫正以后的图象，一幅是当时的参

考图象，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。

三、实验结果及分析：

通过此次实验的操作，我学会了如何对遥感图象进行几何校正，然后对照了校正

后的图象与原图象的效果，更力口深刻地知道了ERDAS校正功能对现实工作的重

要性，同时让我们把课堂上李老师给我们讲的理论知识与实践相结合。

实验三：遥感图象的增强处理

一、实验目的：

通过上机操作，了解空间增强、辐射增强几种遥感图象增强处理的过程却方

法，加深对图象增强处理的理解。

二、实验内容：

图象对照度不够，或者希翼突出的某些边缘看不清，就可以用计算机图象处理技

术来改善图象质量。

三、实验步骤：

1、卷积增强(Convolution)

卷积增强(Convolution)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(Convolution)处理的关键是卷计算子--系

数矩阵的选择。该系数矩阵又称卷积核(Kernal)。ERDASIMAGINE将常

用的卷计算子放在一个名为default.klb的文件中，分为3*3,

5*5、7*7三组，每组又包括“EdgeDetect/Low

Pass/Horizontal/Vertical/Summary”等七种不同的处理方式。具体执行

过程如下：ERDAS图标面板菜单条：Main—>ImageInterpreter—Spatial

enhancement-^convolution-^convolution对话框。

四3x

InputFieCmg|OutputFierg

回回

KernelSeiecbonCoordnateTypeDataType

KemdLixaiyfkJb)Kemet

GM”InputUnngr*d-8_M

3x3EdpeDetect人

ddaJtkbOutput[unn^ieddbitF

上3x3EdgeEnhance「Re

3x3lowPaw

3»3H6Fas

3x3Honzohlai

3K3VW

3x3SummaryFtomln(MeBo9(IgnoreZero

5x5EdoeDefect

5x5EdgeEnhance*

3Subte(Deinbon

HaMeEdgetBy3X

ULK123308500

，NormaketheKernel

LR

「仔

(•RdtectionFlEdi|NewLR

ULY:1380707000Y:

K«tri«v«th«froatheVistrInquir，Bo”

图3-1Convolution对话框

2、直方图均衡化(HistogramEqualization)

直方图均衡化实质上是对图象进行非线性拉伸，重新分配图象像元值，是一

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份对照

度得到增强，而两侧的谷底部份对照度降低，输出图象的直方图是一较平的

分段直方图。

注意：认真对照直方图均衡化先后的图象差别，子细观察直方图均衡化的效

果。

16*'Histogra*Equalization

InputFile:OutputFie:C.img)

回回

CoordinateType:SubsetDefinition:FromInquire3ox

XT

M0.00I

T

RLR

YI

UL0.00LRY:

图3-2直方图均衡化3、主成份变换

主成份变换(PrincipalComponentAnalysis)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彻底独立的较少的几个波段

上，使图象数据更易于解译。ERDASIMAGE提供的主成份变换功能最多

等对256个波段的图象进行转换压缩。ERDAS图标面板菜单条：Main

一ImageInlerporeter一SpectralEnhancement一PrincipialComp一Pincipal

Components对话框。

&PrincipalComponents

InputFie(•mg)OutputFiefang)DataType

回।巴IInputNone

Output|Roalsin^e

CoordnateTypeSubsetDeMnnFtomInquteBOM

OutputOpbora

厂SbetchloUnsigned8M

rIgnaeZeconSuts

Ei^enMatrixE9envahiet：

I-ShownSessionLog「ShownSessionLog

NumbwoiComponertJDewed

rWritetofieFWritetofile

回

ViewAOIC^ncd

图3-3

图3-3PrincipalComponent对话框4、色采变换（RGBtoIHS）色采变

换是将遥感图象从红（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

象的颜色与人眼看到得更接近。其中，亮度表示整个图象的明亮程度，取值范围

是（M；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0-1O

四、实验结果及分析：

通过此次实验的操作，我掌握了如何对图象进行卷积增强、直方图均衡化、主成

分变换、色采变换等基本的原理及操作步骤，通过实际操作，我的操作能力有提

高了不少，对此软件的了解也越来越多。

实验四：遥感信息的复合

一、实验目的：

通过上机操作，初步掌握遥感信息复合的方法，深入理解遥感信息复合在信

息解译中的意义。

二、实验原理：

多光谱数据与高分辨率全色数据的融合。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象既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特

征，从而达到增强图象质量的目的。

三、实验步骤：

Main一ImageInterporet—>erSpectralEnhancemerr(resolutionmeger

四、实验结果及分析：

通过此次实验掌握了遥感信息的复合的方法，同时认识到遥感信息复合在信

息解译中的重要性。

实验五：遥感图象分类(监督分类和非监督分类)

一、实验目的：

理解计算机图象分类的基本原理以及监督分类的过程，达到能熟练地对遥感

图象进行监督分类的目的。进一步理解计算机图象分类的基本原理以及监督分

类的过程，达到能熟练地对遥感图象进行监督分类的目的，同时深刻理解监督分

类与非监督分类的区别。

二、实验内容：

图象分类就是基于图象像元的数据文件值，将像元归并成有限几种类型、等

级或者数据集的过程。常规计算机图象分类主要有两种方法：非监督分类与监督

分

类。非监督分类运用ISODATA(IterativeSelf-OrganizingDataAnalysisTechnique)算法，彻

底按照像元的光谱特性进行统计分类，往往用于对分类区没有什么了解

的情况。监督分类比非监督分类更多地要用户来控制，常用于对研究区域比较了

解的情况。

三、实验步骤：

(-).ERDAS遥感图象监督分类。

1、定义分类模板

第一步：显示要进行分类的图象

第二步：打开摸板编辑器并调整显示字

段

图5-1分类模板编辑器

第二步.萩取分举糕而信息

指导吊京掌握四中获金分或莫板信息方法中的两种。

第四步：保存分类模板

2、评价分类模板

介绍报警评价、可能性矩阵、直方图三种分类模板评价方法。要求学生重点掌握

利用可能性矩阵方法评价分类模板。

3、执行监督分类

在监督分类中，用于分类决策的规则是多层次的，如对非参数模板有特征空间、

平行六面体等方法。对参数模板有最大似然法、最小距离法等。但要注意对应用

范围，如非参数模板只能应用于非参数型模板；对于参数型模板，要使用参数

型规则。此外，使用非参数型模板，还要确定叠加规则和未分类规则。

根据以上要求，指导学生理解并正确填写监督分类对话框，执行监督分类。

业SapervisedClassification区I

图5-2监督分类对话框

(-).ERDAS遥感图象非监督分类：

1、分类过程(ClassificationProcedure)

第一步：调出非监督分类对话框

指导学生掌握两种方法。

方法一：DATAPRETATION