遥感导论课程设计报告

遥感导论课程设计报告一、实习目的 1、上机操作部分a、了解ERDAS IMAGINE 软件模块构成、功能。b、掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的后续实习奠定基础。c、掌握图像数据输入、输出的主要方法。d、掌握图像预处理的主要方法。e、通过上机操作，了解空间增强、辐射增强、光谱增强等几种遥感图像处理的过程和方法，加深对图像增强处理的理解。f、掌握非监督分类与监督分类的方法与过程，加深对非监督分类与监督分类方法的理解。2、室外调绘部分培养学生的实际调绘能力、应用能力和创新能力，使学生养成严肃认真、实事求是、吃苦耐劳、团结协作的精神。二、课程设计的原理和方法从卫星上获取的遥感图像一般不能直接使用，需要通过图像处理软件进行加工，纠正误差提取出专题信息，才能够制成各种专题地图。本次实习是基于ERDAS IMAGING9.2的，它是一种视窗形式的处理系统，当打开软件时，出现各种处理功能的模块。其处理技术覆盖了数据输入输出，数据预处理，专题地图，图像解译，图像库管理，图像分类，空间建模，雷达图像处理，矢量功能，虚拟GIS等。用该软件对图像进行TIFF到IMG的格式转换、波段叠加、添加头文件信息、几何纠正、影像镶嵌、基于HIS变换的图像融合、图像裁剪、图像监督分类、专题信息提取和最后的专题图制作等操作，具体原理如下：1数据预处理ERDAS默认的文件格式是*.img格式，因此先要将获得的*.tif格式的遥感影像进行格式转换。多波段影像包含的信息量较大，为了便于后续处理，要将多个单波段影像叠加合成多波段影像。参考影像具有地理信息，要将参考影像头文件信息添加进去。2几何纠正遥感所获取的数据，均存在几何畸变。因此需要对图像进行几何纠正。多项式校正法是实践中经常使用的一种方法，对各种类型传感器的纠正均适用。在实习过程中，采用了二次多项式法进行几何纠正，该法可以改正图像因平移、旋转、比例尺变化、仿射变化等线性变形与扭曲等二次非线性变形。3图像镶嵌因研究范围的要求，需要在几何上将左右两幅图像连接在一起，并且保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显的接缝。遥感影像在镶嵌之前，必须包含投影信息、地理坐标信息，还要有相同的波段数。当然，在挑选遥感数据时，要尽可能选择成像时间和成像条件相近的遥感图像，要求相邻影像的色调一致。4图像增强通过增强处理突出图像的有用信息，使图像中感兴趣的特征得以强调，便于提高遥感图像的可解译性。基于IHS变换的图像融合使融合的图像既有TM图像的光谱信息，又有SPOT影像高分辨率的特点。5图像裁剪镶嵌后的影像并不是一个规则的图形，而一般的地图都是规则的矩形，所以要对影像进行裁剪，得到感兴趣的规则的矩形区域。6图像分类用监督法对图像进行分类处理。产生七个地理类别，分别是长江，居民区与坝区，山地，植被，阴影，内河、湖泊。具体处理流程：几何纠正影像镶嵌图像裁剪图像分类格式转换波段叠加添加头文件信息数据预处理图像增强三、课程设计的过程和步骤1数据预处理格式转换：用Import模块将TIFF格式的遥感影像转换成IMG格式的遥感影像，注意在弹出的输入输出对话框中选择相应的格式。波段叠加：用Interpreter模块将左右各6个TM单波段影像叠加合成为多波段影像。选择Interpreter菜单Utilities子菜单Layer Stack菜单，在弹出的Layer Selection Stacking对话框中添加需要合成的波段。添加头文件信息：打开参考图像，调出Image info对话框，选择Edit菜单，对影像的左上角X、Y坐标、像元值大小、单位和地图投影信息进行添加。2几何纠正选择GCP：打开左影像，选择Raster/Geometric Correction菜单，选择多项式纠正法，设次数为3，以已打开的SPOT影像为参考，开始分别在两个影像中对应选择同名地物点的GCP。坐标转换：选取10个GCP，有GCP工具自动生成转换模型，通过二次多项式变换，将各个控制点从地理空间投影到图像空间上去。精度检查：在GCP Tool中，通过Edit/Set Point Type/Check来实现设置点的类型为检查点，作用是检查转换精度，若误差大于一个像元，则需要重新选择控制点。重采样：点击Geo Correction Tools中的重采样按钮对图像进行重采样，保证校正空间中点均匀分布输出。核实校正过程：在同一窗口打开纠正好的影像和参考影像，用视窗关联的功能进行比较检验。3影像镶嵌此功能在数据预处理Data Prep模块中实现。选择菜单DataPrep-Mosaic Images-Mosaic Tool，打开Mosaic Tool窗口。加入影像：选择Mosaic Images/Edit/Add Images，加入左右两张影像。确定镶嵌边：利用AOI Tools工具栏，绘制出两幅影像的分界线。定义镶嵌函数：选择Edit/Set Overlap Function打开Set Overlap Function对话框，选择函数。边界线平滑：选择Feathering即可。4图像增强将多光谱影像变换到IHS空间：此功能在Interpreter模块Spacial Enhancement菜单中实现。用SPOT影像的I分量代替多光谱影像的亮度分量：在Interpreter模块，Utilities/Layer Stack中实现，得到新的IHS影像。将新的IHS图像逆变换到RGB空间中去，即得到融合的图像。在Interpreter模块，Spacial Enhancement菜单中可实现HIS to RGB变换。5图像裁剪 图像的裁剪可分为规则裁剪和不规则裁剪。规则分幅裁剪：即裁剪的边界范围为一矩形，其具体方法如下：在ERDAS图标面板工具条中，点击DataPrep/Data preparation/subset Image打开subset Image 对话框，根据要求设置相应的参数即可完成操作。不规则分幅裁剪：不规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是任意多边形，无法通过左上角和右下角两点的坐标确定裁剪位置，而必须事先生成一个完整的闭合多边形区域，可以是一个AOI多边形，也可以是ArcInfo的一个Polygon Coverage，针对不同的情况采用不同裁剪过程。6图像分类定义分类模板：用AOI工具从要分类的影像中收集，以对图像中代表已知类别的像元进行采样。模板的评价：在signature Editor的对话框中点Evaluate-Contingency (计算混淆矩阵)，观察混淆矩阵，纯度达到85%以上就能满足精度要求。进行监督法分类：选择分类影像与模板，这里用最小距离法分类。精度评价：比较专题栅格层的像元与类型已知的参考像元。在classifier/accuracy assessment中实现。当overall classification accuracy精度达到80%以上就满足精度要求。四、课程设计的结果分析与评价1数据预处理结果这一步的处理结果中不含有人为因素，大家都用的同样的数据和同样的软件，所以处理结果应该是一样的。2几何纠正结果 在以带有正确坐标的左影像作为参考下，待校正的右影像得到了校正，不过发现校正后右影像的部分地区与参考影像相差较大，主要是那一片区域没有合适的明显地物来作为控制点，所以误差较大。3影像镶嵌结果由于在进行几何校正的时候部分地区的误差较大，所以在镶嵌过程中，那一部分的拼接痕迹较为明显，由于拼接线选取得较为合适，影像下半部分基本看不出拼接的痕迹。4图像增强结果融合后的影像既有TM影像的光谱信息，又有SPOT影像高分辨率的特点。但是出现了偏色现象。由于几何校正有误差，没有进行IHS变换的融合后的图像部分地区明显偏离。而基于IHS变换的融合只是在I通道进行融合，可以有效避免这种情况。5图像裁剪结果裁剪操作比较简单，不会出什么大的问题，无非是裁剪区域大小和范围，本图是尽量大地截取了图像。6图像分类结果在影像图通常浅蓝色为长江，深蓝色为内河和湖泊，粉红色是坝区与居民地，深绿和浅绿分别代表山区不同颜色的植物，黑色是阴影。由于长江和内河还有湖泊的颜色都是蓝色，所以最后有些区域没有分开，内河有些区域被分成了长江。五、室外实地调绘工作本次课程设计的后两天是进行遥感影像图中地物的实地调绘工作，老师给我们每个组一幅昆明市局部地区的卫星影像图，考虑到组员的合理分配，提高工作效率，经过组员的一致同意，决定将8位成员分为四个工作小组，进行分组工作，每个小组负责四分之一的工作范围。由于遥感影像图分辨率和拍摄时间等情况的限制，在具体调绘的过程中会遇到很多问题，如因为看不清，不能快速找到与图像中对应的具体位置，给具体工作带来了不便，延长了调绘时间；因为老师给我们的影像图是前一两年拍的，很多影像图中的地物由于时间的推移在现实生活中以发生了很大的变化，部分地区的房屋建筑由于城市规划的需要，在现实生活中已经被拆除或处于重新建设中，对于这种情况在调绘中就必须给以详细的注释，保证成果图具备最新信息。在实地调绘途中得到了当地人的积极配合，他们给予了很多的帮助，致使实地调绘工作得以顺利进行，在此对其进行感谢。实地调绘完成后，接下来要做的就是影像图的矢量化，由于考虑到对软件的熟悉程度，本组决定使用MAPGIS软件进行矢量化，并进行相应的注记，在8位成员的积极配合下，高效率的完成了工作。六、课程设计的总结与体会为期一周的遥感导论课程设计结束了，在老师的耐心的讲解和自主学习下，本次课程设计还算顺利，每一个步骤都未出现大的问题，一些小问题也都能够通过分析原因自己解决。在本次实习中我收获颇多。首先，在本次实习中，我复习了该学期遥感导论课程中学过的理论知识，并且将本来分散的知识点融会贯通并付诸于实践，加深了对知识的理解，锻炼了理论联系实际的能力；其次，我初步学会了图像处理软件ERDAS IMAGING的基本操作，学习遥感难免要处理图像，正是这次课程设计让我全面接触了图像处理软件，了解了一些基本功能，对未来的工作和进一步深造打下了基础。最后，由于是第一次使用ERDAS软件，实习过程中难免遇到问题，例如对它全英文的界面很不熟悉,稍微没注意老师的讲解,就不知所措但最终都通过各种办法解决了，这使我分析问题和解决问题的能力得以提高，也促进了同学之间的交流与合作。本次课程设计的前三天是在学校的机房里度过的，在此期间进行了对具体工作的模拟，我们第一次完成了图像预处理、几何纠正、影像镶嵌、基于HIS变换的图像融合、图像裁剪、图像监督分类、专题信息提取和最后的专题图制作等操作。该过程让我们了解了用遥感影像制作专题图的作业流程及各步骤的方法与可能出现的问题。算是一次不错的经历。后两天我们外出进行了遥感影像图的实地调绘工作，这对我们来说是一次很好的机会，在工作的同时，我们可以借此机会很好的游览昆明城中的各个大街小巷，了解城中各地的情况，虽苦尤乐。虽然遥感的课程设计结束了，但是对于遥感导论这门学科的学习和了解仍然是我们的任务。未来学习工作中我还会继续锻炼自己的动手能力，从实践中学到知识，对专业软件进行熟悉和掌握。最后，感谢老师在实习过程中细致的讲解和给予我们的指导与帮助。7