《遙感導(dǎo)論》實(shí)習(xí)指導(dǎo)

說明實(shí)習(xí)指導(dǎo)教材湯國安，張友順，劉詠梅?！哆b感數(shù)字圖像處理》，北京：科學(xué)出版社，2004年5月第二版彭望碌，《遙感概論》，北京:高等教育出版社，2002年6月第一版.實(shí)習(xí)共包括五部分內(nèi)容：實(shí)習(xí)一、航空像片和立體測量（2學(xué)時）實(shí)習(xí)二、ENVI4.0視窗的基本操作（2學(xué)時）實(shí)習(xí)三、遙感圖象的幾何校正（4學(xué)時）實(shí)習(xí)四、遙感圖像的增強(qiáng)處理（6學(xué)時）實(shí)習(xí)五、遙感圖像分類---監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類（10學(xué)時）

實(shí)習(xí)一、航空像片和立體測量（2學(xué)時）——綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的學(xué)會觀察航空像片、立體鏡的使用，通過實(shí)習(xí)進(jìn)一步理解立體測量的原理。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備航空像片、立體鏡、三角板、直尺等三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容航空像片的比例尺測定通過實(shí)習(xí)進(jìn)一步了解航空像片比例尺的意義。在野外判讀時能將實(shí)地距離換算為像片上的距離，或?qū)⑾衿系木嚯x換算為實(shí)地的相應(yīng)距離。1．在像片四角附近各選擇一個明顯地物點(diǎn)（這些點(diǎn)在地圖上必須能夠找到其相應(yīng)位置），其對角線的交點(diǎn)大致通過像主點(diǎn)附近，并量測對角線的長度d1,d2。2．在地形圖上量取像片上相應(yīng)于對角線的長度d1'、d2'。3．將d1'd2'乘地形圖比例尺分母M'，得到實(shí)地距離D1、D2。4．按下式計(jì)算像片比例尺分母：M=1/2（M1+M2）=1/2（D1/d1+D2/d2）M1、M2:像片上兩組比例尺分母M：像片平均比例尺分母d1、d2：像片上兩點(diǎn)間的距離D1、D2：對應(yīng)于像片上兩點(diǎn)間的實(shí)地距離

注：（1）此法僅適用于平坦地區(qū)求像片比例尺，其精度比較低，如要精度高，則需要野外實(shí)測出對應(yīng)點(diǎn)間的距離。（2）丘陵地區(qū)像片因受投影差和傾向誤差的影響，不能用一個比例尺來代替整張像片不同高度地區(qū)的比例尺，因此必須按各不同高度地區(qū)分別求像片比例尺。像對立體觀察1．在立體鏡下安置像片時，應(yīng)使兩張像片的基線在一條直線上，然后將立體鏡基線距離調(diào)整到與兩眼距離（即眼基線）大致相等，并使立體鏡基線方向與像片基線平行。2．觀察時，眼睛接近立體鏡，若同一地物影像出現(xiàn)雙影，是由于兩張像片相隔太遠(yuǎn)或太近（即兩張像片的相應(yīng)點(diǎn)距離大于或小于眼基線），或是兩張像片的基線未在一直線上等原因所造成的，這時應(yīng)慢慢移動像片，使兩張像片的基線在一直線上，并使兩張像片的間隔適當(dāng)，直至影像重合。重合后只要仔細(xì)觀察就會出現(xiàn)立體。3．在立體觀察時，像片的陰影部盡量對著自己，這樣對立體觀察有很大幫助，可以提高立體觀察效果。因?yàn)槿说纳肀容^適應(yīng)光線從人的對方照射過來。

利用反光鏡測定像點(diǎn)高程差一、目的：通過實(shí)習(xí)加深理解橫坐標(biāo)、左右視差和左右視差較的概念。利用簡單工具在像片上測量橫坐標(biāo)、計(jì)算左右視差和左右視差較，利用公式，計(jì)算像點(diǎn)間的高程差。二、要求：至少在像對上測量5——10點(diǎn)左右視差讀數(shù)，每點(diǎn)兩次，其差數(shù)不超過0.1mm.。然后取其平均值做為結(jié)果。三、工具1．直尺或三角板2．航空像片(像對)四、實(shí)習(xí)步驟：1．分別確立像對左右像片的平面直角坐標(biāo)系2．用直尺測量出攝影基長線b。即O1Oˊ2和O2Oˊ1的長度，并求出平均值3．在像片找出地物,如A和C，并用直尺測量出橫坐標(biāo)Xa1Xa2和Xc1Xc24．計(jì)算左右視差Pa=Xa1-Xa2Pc=Xc1-Xc25．計(jì)算左右視差較▲P=Pc-Pa6．代入公式H=▲P*HA/(b+▲P)計(jì)算出高程差。實(shí)習(xí)報告要求航空像片比例尺的測定、立體鏡的使用、立體觀察的原理。

實(shí)習(xí)二、ENVI4.0視窗的基本操作（2學(xué)時）——綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的1.熟悉ENVI4.0的操作界面和特點(diǎn)2.學(xué)習(xí)從遙感圖片中辨別地物，掌握其基本辨別特征。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：ENVI4.0三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ENVI4.0的操作界面和特點(diǎn)、理解遙感影像中灰度和彩色合成影像的區(qū)別，掌握各地物在遙感圖片中的基本辨別特征。視窗操作是ENVI軟件操作的基礎(chǔ),ENVI所有模塊都涉及到視窗操作。本實(shí)驗(yàn)要求掌握視窗的基本功能，熟練掌握圖像顯示操作，從而為深入理解和學(xué)習(xí)ENVI軟件打好基礎(chǔ)。1、視窗功能簡介所有的ENVI操作通過使用ENVI主菜單來激活，它由橫跨屏幕頂部的一系列按鈕排列而成（顯示在上面），每一個按紐都有其相應(yīng)的下拉菜單。2、圖像顯示操作（DisplayanImage）在ENVI中，除image和ipg格式的圖像外，其他任何一張圖象都必須包括兩個文件：主文件和頭文件（后綴名為hdr的文件）。頭文件包含用于讀取圖像數(shù)據(jù)文件的信息，如圖像尺寸、數(shù)據(jù)格式及其它相關(guān)信息。沒有頭文件，圖象將無法打開。1.選擇File>OpenImageFile.2.出現(xiàn)EnterDataFilename對話框，點(diǎn)擊文件名（主文件或頭文件均可），再點(diǎn)擊“OK”或“Open”，這一步又叫做“打開圖象”?！ひx擇一組連續(xù)顯示的文件，可以使用shift或ctrl鍵加左鍵的方式來一起打開?！ひ淖兡夸泚聿檎宜枰奈募?，點(diǎn)擊“查找范圍”的下拉菜單，找到你的文件。注：打開一幅圖象后，將自動出現(xiàn)一個對話框：可利用波段列表availablebandlist（簡稱ABL），它包含所有打開的文件，不管圖象是否顯示。若打開了多個文件，那么所有文件的所有波段按先后順序列出。3.點(diǎn)擊gray，選擇一幅單波段圖顯示輸出。點(diǎn)擊RGB，分別選擇三幅單波段圖顯示輸出。注：要想同時展示多幅圖象，點(diǎn)擊nodisplay，出現(xiàn)newdisplay，點(diǎn)擊它，可以顯示多幅圖象。補(bǔ)充：通用的圖像顯示概念：ENVI中的圖像顯示由一組三個不同的圖像窗口組成：主圖像窗口、滾動窗口和縮放窗口。主圖像窗口由一幅以全分辨率顯示的圖像的一部分組成。在主圖像窗口內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，切換隱藏子菜單的開啟和關(guān)閉。該"Functions"菜單控制所有的ENVI交互顯示功能，這包括：圖像鏈接和動態(tài)覆蓋；空間和波譜剖面圖；對比度拉伸；彩色制圖；諸如ROI的限定、光標(biāo)位置和值、散點(diǎn)圖和表面圖等交互特征；諸如注記、網(wǎng)格、圖像等值線和矢量層等的覆蓋（疊置）；動畫以及顯示特征。滾動窗口是一個以二次抽樣的分辨率顯示大圖像的小圖像顯示窗口?？s放窗口是一個小的圖像顯示窗口，左下角有三個紅色方框，減號為縮小像元，加號為放大像元，空白者為放至屏幕大小。3、體會圖象增強(qiáng)的意義和效果遙感原始圖象因一般較灰暗，而不適宜于目視判別，故ENVI中展示的圖象都是經(jīng)過對比度增強(qiáng)的影像。查看原始影像的操作：在主圖象窗口，點(diǎn)擊Enhance>[image]linear0-2554、關(guān)閉文件的操作打開的文件太多，會占用內(nèi)存，你可以從ABL中，使用CloseSelectedFile或CloseAllFiles選項(xiàng)來刪除內(nèi)存文件、波段或整個磁盤文件。操作：ABL>點(diǎn)擊要刪除的文件>File>CloseSelectedFile.5、比較TM影像中不同波段圖像的灰度差異，根據(jù)紋理、形狀、輪廓辨識地物。打開多幅灰度圖，使用鏈接功能，將兩幅鏈接起來，比較同一像元或同一區(qū)域在不同波段中的灰度差異，體會同一地物在不同波長的圖象中反射率不同。并根據(jù)紋理、形狀、輪廓辨識地物。圖象的鏈接：同時打開兩幅圖象，在任一幅圖象的主圖象窗口，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個菜單欄，選擇linkdisplay。6、比較不同彩色合成方案中各地物的差異打開多幅彩色合成圖，分別以432、742、321、453的方式打開，也可以練習(xí)別的合成方案，體會假彩色合成的意義及上述主要合成方案的不同優(yōu)勢所在。432的合成方案體現(xiàn)的信息量總體最豐富，可以很好體現(xiàn)出常見地物：建筑、植被、水體等。742可以很好地表現(xiàn)出地表含水量的差異。453的組合對于顯示植被差異有很好的效果。重點(diǎn)學(xué)習(xí)在432組合方案中，植被、水體、建筑、沙漠、鹽堿地的辨識標(biāo)志：色調(diào)、紋理等。7、關(guān)閉ENVI點(diǎn)擊ENVI的主菜單欄，出現(xiàn)對話框，選擇yes.實(shí)習(xí)報告要求將所做工作以讀書報告的形式匯報，內(nèi)容包括操作過程及對遙感基礎(chǔ)理論、數(shù)字圖象處理的驗(yàn)證和理解。

實(shí)習(xí)三:遙感圖象的幾何校正（4學(xué)時）——綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)目的通過實(shí)習(xí)操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法和步驟，深刻理解遙感圖像幾何校正的意義。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：ENVI4.0實(shí)驗(yàn)內(nèi)容原始遙感影像由于接收姿態(tài)及地形起伏等原因，本身存在著各像元大小的不一致性，需要進(jìn)行校正。ENVI軟件中圖像預(yù)處理模塊下的圖像幾何校正，包括兩方面內(nèi)容：圖像對地圖的校正、圖像對圖像的校正。校正后的影像除消除了幾何變形外，還添加了地理座標(biāo)。在這個意義上，幾何校正又叫做圖象配準(zhǔn)。1、圖像幾何校正的途徑ENVI通過選取地面控制點(diǎn)（GroundControlPoints，簡稱GCPs），從而建立糾正多項(xiàng)式的方法對圖象進(jìn)行幾何校正，可以從ENVI的主菜單中的Map>Register菜單里選擇。ENVI支持圖像-圖像和圖像-地圖的配準(zhǔn)。2、圖象對地圖的校正操作1.打開需要幾何校正的圖像，用彩色合成方式顯示出來2.選擇Map>Register>SelectGroundControlPoints>ImagetoMap.出現(xiàn)ImagetoMapRegistration對話框。3.點(diǎn)擊對話框中顯示的名字，選擇要校正的圖像。4.在“SelectRegistrationProjection”列表中，選擇要輸出的投影。·對于UTM，在標(biāo)有“Zone”的文本框里輸入?yún)^(qū)域號，或點(diǎn)擊“SetZone”按鈕，輸入經(jīng)緯度值計(jì)算區(qū)域號?！τ谀切┬枰x數(shù)據(jù)的投影類型，選擇“Datum”按鈕，并從列表中選擇?！じ淖兺队皢挝唬c(diǎn)擊“Units”按鈕，并選擇需要的單位。5.分別在“XPixelSize”和“YPixelSize”文本框里，輸入X和Y輸出像元的大?。ㄓ门c投影相對應(yīng)的單位）。6.點(diǎn)擊“OK”。出現(xiàn)GroundControlPointsSelection對話框，逐一選擇地面控制點(diǎn)。注：選擇地面控制點(diǎn)的原則A．必須選擇標(biāo)志點(diǎn)，這些點(diǎn)在遙感影像及地圖上都可以明顯清晰地看出：道路交叉點(diǎn)、標(biāo)志物、水域的邊界、山頂、小島中心、機(jī)場等。B．控制點(diǎn)要在圖像上均勻分布，不能太少，也不必太多，20個左右。C．校正的精度和地面控制點(diǎn)的精度、分布、數(shù)量及糾正范圍有關(guān)注：選擇地面控制點(diǎn)的方法A.移動縮放窗口到需要的圖像區(qū)域選擇GCPs.B.在縮放窗口里特定像元上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，定位在指向像元的光標(biāo)處。在GroundControlPointsSelection對話框里，標(biāo)簽為“ImageX”和“ImageY”的框里出現(xiàn)選擇處的坐標(biāo)。亞像元坐標(biāo)用于提高選擇GCPs的精度。C在地圖和圖像里選擇一般的參考特征（例如在圖像和地圖中都能看到的道路交叉口），手工從地圖上抽取向東和向北方向或經(jīng)緯度坐標(biāo)。D分別在標(biāo)有“E”和“N”的文本框里，點(diǎn)擊適當(dāng)?shù)奈恢茫止ゆI入選擇的GCPs的地圖坐標(biāo)·點(diǎn)擊地圖投影名附近的按鈕，在“Latitude”和“Longitude”文本框里，輸入地圖上GCP位置（用經(jīng)緯度）?！ぴ诙?、分、秒與十進(jìn)制度數(shù)之間變換經(jīng)緯度值，點(diǎn)擊“DMS<->DD”按鈕?！び秘?fù)(-)的經(jīng)度代表西半球，負(fù)(-)的緯度代表南半球。·恢復(fù)地圖投影坐標(biāo)，點(diǎn)擊“GeographicCoordinates”文本標(biāo)簽附近的按鈕?！は鄳?yīng)的地圖投影坐標(biāo)將自動被計(jì)算出來?！び檬噶繑?shù)據(jù)自動輸入地圖坐標(biāo)，見“EntryofMapGCPsfromaVectorWindow”部分?！び肎PS位置自動輸入地圖坐標(biāo)，見“GPS-Link”。5一旦選擇完圖像中需要的像元，且地圖坐標(biāo)已經(jīng)輸入，點(diǎn)擊GroundControlPointsSelection對話框中的“AddPoint”按鈕，將點(diǎn)添加到GCPs的列表里。被選擇的位置處坐標(biāo)顯示在GroundControlPointsSelection對話框的中心，順序?yàn)椤癕apX,Y”(第一個圓括號),“ImageX,Y”(第二個圓括號)。一旦已經(jīng)選擇了足夠的點(diǎn)，對選擇的糾正預(yù)測的X，Y坐標(biāo)顯示在第三組圓括號里。X,Y誤差和RMS誤差將被顯示在第四和第五個圓括號里。當(dāng)GCPs已經(jīng)被添加在列表里，在圖像縮放窗口里選擇的像元周圍將出現(xiàn)一個標(biāo)記。已經(jīng)選擇的GCP數(shù)將出現(xiàn)在標(biāo)記周圍。在標(biāo)記中心（在十字準(zhǔn)線的下方）的像元表明了實(shí)際的GCP位置。6用同樣的方法添加另外的GCPs.注意：當(dāng)添加了較多的GCPS后，要注意校正的精度RMS，有時有些點(diǎn)位與其它點(diǎn)位有較大矛盾，RMS會較大，一般RMS不應(yīng)超過一個像元，保持在0.5個像元最好。為了選取到較優(yōu)的控制點(diǎn)（降低RMS），有時需要對現(xiàn)有控制點(diǎn)進(jìn)行比較、刪除等操作。比較時可以使用“忽略”操作，觀察去掉某一特定點(diǎn)后RMS和其他點(diǎn)MS的變化·配準(zhǔn)過程中，有選擇性地忽視控制點(diǎn)，選擇“On/Off”按鈕，點(diǎn)擊準(zhǔn)備忽略的點(diǎn)，在選擇的“OFF”點(diǎn)的左邊將出現(xiàn)一個星號，GCP標(biāo)記的顏色將發(fā)生改變，此時該點(diǎn)將不再參與計(jì)算RMS誤差和空間轉(zhuǎn)換。點(diǎn)擊列表中的該點(diǎn)，再次選擇“On/Off”按鈕，則該點(diǎn)被重新加上。從列表中永久性刪除一些控制點(diǎn)，點(diǎn)擊要被刪除的GCP，點(diǎn)擊“Delete.”7.當(dāng)選取了足夠多的GCPs及合適的精度后，進(jìn)行校正。選擇Groundcontrolpointsselection對話框中的Options>WarpDisplayedBandorWarpFile。3、圖象對圖象的配準(zhǔn)Image-to-ImageRegistration1用AvailableBandsList打開基圖像和糾正圖像文件，并在兩個窗口顯示它們。2一旦兩幅圖像都已經(jīng)顯示，選擇map>Register>SelectGroundControlPoints>ImagetoImage。3出現(xiàn)ImagetoImageRegistration對話框時，在“BaseImage:”下面點(diǎn)擊需要顯示的名字，選擇基圖像（參照圖像）。4在“WarpImage:”下方點(diǎn)擊需要顯示的名字，選擇被糾正的圖像。5點(diǎn)擊“OK”，出現(xiàn)GroundControlPointsSelection對話框。注：選擇地面控制點(diǎn)的方法選擇地面控制點(diǎn)（GCP或TiePoint），通過在縮放窗口定位十字準(zhǔn)線，在基圖像和糾正圖像中分別選擇同一位置的像元。1觀察兩幅圖象，尋找到相同特征點(diǎn)，必須為標(biāo)志點(diǎn)，容易精確定位。2.將其中一幅圖像，移動縮放窗口到需要的定位區(qū)域，點(diǎn)擊尋找到的特征像元，把光標(biāo)定位在該像元或像元的一部分上。3.在另一幅圖像上按步驟2定位到同一位置的像元。定位后光標(biāo)不再移動。注意：在GroundControlPointsSelection對話框，被選擇處的坐標(biāo)按sample、line順序分別顯示在標(biāo)簽為“BaseX,Y”和“WarpX,Y”文本區(qū)中。4.一旦兩幅圖像都選擇了需要的像元，在GroundControlPointsSelection對話框中點(diǎn)擊“AddPoint”，將選擇的GCPs添加到已經(jīng)選擇的X、Y（樣本，行）坐標(biāo)對列表里。它們將按基圖像(第一個圓括號)、糾正圖像(第二個圓括號)順序被列出。當(dāng)已經(jīng)選擇了四個或更多個GCPs，對選擇的糾正預(yù)測的X、Y坐標(biāo)將顯示在第三組圓括號中，X、Y的誤差被列表顯示在第四組圓括號中，RMS誤差列表顯示在最后一組圓括號中。5.用同樣的方法添加其它的GCPs。4、控制點(diǎn)的保存和恢復(fù)很多情況下，控制點(diǎn)需要分多次做完。這樣就需要在每次做完一部分之后，將已有的控制點(diǎn)保存起來。保存的文件叫做點(diǎn)文件，后綴名為pts。在GroundControlPointsSelection對話框中，F(xiàn)ile菜單包括存儲和恢復(fù)地面控制點(diǎn)文件選項(xiàng)?！CPs存儲到一個ASCII輸出文件中：1選擇File>SaveGCPstoASCII.2鍵入一個擴(kuò)展名為.pts的輸出文件，用“Choose”按鈕選擇一個輸出文件，點(diǎn)擊“OK”保存文件?！せ謴?fù)以前存儲的GCPs:1重新打開校正圖象，選擇map>Register>SelectGroundControlPoints>ImagetoImage。出現(xiàn)ImagetoImageRegistration對話框，選擇基圖象和校正圖像，出現(xiàn)GCPs對話框，選擇File>RestoreGCPsfromASCII.2輸入需要的GCP.pts文件名。5、校正圖象Warp當(dāng)選取了足夠多的GCPs及合適的精度后，進(jìn)行校正。ENVI提供三個糾正選項(xiàng)：RST(旋轉(zhuǎn)、縮放和平移)、多項(xiàng)式和德洛內(nèi)三角測量。RST糾正是最簡單的方法，需要三個或更多的GCPs運(yùn)行圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放和平移。在進(jìn)行校正時可以運(yùn)用1次到n次多項(xiàng)式糾正，可以使用的次數(shù)依賴于選擇的GCPs數(shù)，GCPs的數(shù)目應(yīng)該>(次數(shù)+1)2。次數(shù)越高，一般來說校正的精度越好?？衫玫闹夭蓸臃椒òㄗ罱?、雙線性和立方體卷積，值得注意的是立方體卷積重采樣比其它方法速度慢。用下列步驟指定糾正和重采樣方法：1在GroundControlPointsSelection對話框，選擇Options>需要的糾正方法。2出現(xiàn)RegistrationParameters對話框時，從與“WarpMethod”鄰近的下拉菜單中，選擇需要的糾正方法。可以使用RST(旋轉(zhuǎn)、縮放和平移)、多項(xiàng)式和三角測量糾正方法。3從“Resampling”標(biāo)簽附近的下拉菜單里，選擇需要的重采樣方法。4在“BackgroundValue”文本框里，輸入DN值，設(shè)定背景值（在糾正圖像里，DN值用于填充沒有圖像數(shù)據(jù)顯示的區(qū)域）。5不考慮輸出維數(shù)，點(diǎn)擊“ChangeOutputParameters”，將需要的數(shù)值輸入到“OutputImageSize”文本框里，用于圖像-圖像配準(zhǔn)?！D像-地圖配準(zhǔn),通過點(diǎn)擊“ChangeOutputParameters”輸入需要的值，改變地圖坐標(biāo)或?yàn)榱俗笊戏阶鴺?biāo)、像元大小以及圖像大小而改變經(jīng)緯度信息?！癎eographic”投影中，地理坐標(biāo)用米或度表示，“ChangeProjection”按鈕只是輸入左上方坐標(biāo)改變投影。選擇地面控制點(diǎn)時，輸出圖像的投影就已經(jīng)設(shè)置好。注意：如果你的輸出投影是“Geographic”,則用“ChangeOutputParameters”對話框，將輸出的像元和圖像大小單位變換成度。6選擇輸出到“File”或“Memory”.·若選擇輸出到“File”,輸入一個輸出文件名，用“Choose”按鈕選擇一個文件名。當(dāng)糾正被計(jì)算時，出現(xiàn)一個狀態(tài)框。完成以后，糾正圖像將出現(xiàn)在AvailableBands列表中。通過使用OpenFilesList中的File>SaveSelectedFiletoDisk選項(xiàng)，一幅糾正圖像也從內(nèi)存中被保存。四、實(shí)習(xí)報告要求遙感圖像幾何校正的必要性、基本方法和步驟、校正精度的決定因素。

實(shí)習(xí)四、遙感圖像的增強(qiáng)處理（6學(xué)時）——綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的通過上機(jī)操作，了解對比度變換、直方圖均衡化、直方圖匹配、平滑和銳化、圖象運(yùn)算、圖象變換等增強(qiáng)方法，加深對圖象增強(qiáng)處理的理解。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：ENVI4.0三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對比度變換；直方圖均衡化；直方圖匹配；平滑和銳化；圖象運(yùn)算（NDVI）；圖象變換。1、對比度變換（Convolution）主圖像窗口的Enhance選項(xiàng)中有多種對比度變換方法，具體如下：線性對比度拉伸（LinearContrastStretch）線性對比度拉伸是系統(tǒng)默認(rèn)的交互式拉伸。線性拉伸的最小和最大值分別設(shè)置為0和255，兩者之間的所有其它值設(shè)置為中間的線性輸出值。1.Enhance>Stretch_Type>LinearContrastStretch.2.要限定最小和最大輸入值。使用鼠標(biāo)左鍵，移動輸入直方圖上的紅色（最小值）和綠色（最大值）垂直線到所需要的位置，或在紅色和綠色垂直線旁的文本框內(nèi)輸入所需要的DN值或一個數(shù)據(jù)百分比（例如，最小值為5%，最大值為95%），來輸入最小和最大輸入值。3.點(diǎn)擊“Apply”，把拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)?！ひ匦嘛@示原來的拉伸，選擇Options>ResetStretch.被選擇的拉伸也可以永久地應(yīng)用于顯示的圖像上。分段線性對比度拉伸（PiecewiseLinearContrastStretch）分段線性對比度拉伸可以通過使用鼠標(biāo)在輸入直方圖中放置幾個點(diǎn)進(jìn)行交互地限定。當(dāng)在點(diǎn)之間提供線性拉伸時，線段在點(diǎn)處連接起來。1.選擇Stretch_Type>PiecewiseLinear.一個變換函數(shù)將被繪制在輸入直方圖上。2.在轉(zhuǎn)換函數(shù)的任何位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)中鍵，繪制一個記號，用來標(biāo)記被選擇點(diǎn)X、Y坐標(biāo)。繪制的線段將端點(diǎn)和繪制的記號連接起來?！ひ苿右粋€點(diǎn)的位置，在記號上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，然后把它拖曳到一個新位置?！ひ獎h除點(diǎn)，用鼠標(biāo)右鍵在記號上點(diǎn)擊?！ひ謩拥劓I入輸入和輸出值，選擇Options>EditPiecewiseLinear.作為結(jié)果的直方圖將在輸出顯示器上被繪制。輸出的直方圖表明應(yīng)用新的拉伸后數(shù)據(jù)的分布。3.點(diǎn)擊“Apply”，將拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)。高斯對比度拉伸（GaussianContrastStretch）系統(tǒng)默認(rèn)的Gaussian拉伸是圍繞DN平均值127的三個標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)分布.1.選擇Stretch_Type>Gaussian.2.輸入拉伸的最小和最大值?！ひ謩拥剌斎胨枰臉?biāo)準(zhǔn)差值，選擇Options>SetGaussianStdv.輸出直方圖用一條紅色曲線顯示被選擇的Gaussian函數(shù)。被拉伸數(shù)據(jù)的分布呈白色疊加顯示在紅色Gaussian函數(shù)上。3.點(diǎn)擊“Apply”，把拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)。直方圖均衡化對比度拉伸（HistogramEqualizationContrastStretch）要自動縮放數(shù)據(jù)以與每個直方圖中bin的DN數(shù)均衡：1.選擇Stretch_Type>Equalization.輸入直方圖顯示未被修改的數(shù)據(jù)分布。輸出直方圖用一條紅色曲線顯示均衡化函數(shù)，被拉伸數(shù)據(jù)的分布呈白色疊加顯示。2.點(diǎn)擊“Apply”，將拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)。平方根對比度拉伸（SquareRootContrastStretch）計(jì)算輸入直方圖的平方根，然后應(yīng)用線性拉伸：1.選擇Stretch_Type>SquareRoot.2.點(diǎn)擊“Apply”，將拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)。2、直方圖均衡化（HistogramEqualization）直方圖均衡化實(shí)質(zhì)上是對圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，是一定灰度范圍內(nèi)的像元數(shù)量大致相同。這樣，原來直方圖中間的峰頂部分對比度得到增強(qiáng)，而兩側(cè)的谷底部分對比度降低，輸出圖像的直方圖是一較平的分段直方圖。要自動縮放數(shù)據(jù)以與每個直方圖中bin的DN數(shù)均衡：1.選擇Stretch_Type>Equalization.輸入直方圖顯示未被修改的數(shù)據(jù)分布。輸出直方圖用一條紅色曲線顯示均衡化函數(shù)，被拉伸數(shù)據(jù)的分布呈白色疊加顯示。2.點(diǎn)擊“Apply”，將拉伸應(yīng)用于顯示的數(shù)據(jù)。注意：認(rèn)真對比直方圖均衡化前后的圖像差別，仔細(xì)觀察直方圖均衡化的效果。3、圖象運(yùn)算（NDVI）圖象比值運(yùn)算：1選擇Transforms>BandRatios。2出現(xiàn)BandRatioEntry對話框時，從AvailableBandsList中選擇你的分子和分母波段。你點(diǎn)擊的第一個波段將作為“分子”波段，點(diǎn)擊的第二個作為“分母”波段。3一旦你已經(jīng)選擇了兩個輸入波段，點(diǎn)擊“EnterPair”建立一個新的波段對，列表顯示在“SelectedRatioPairs”中。4點(diǎn)擊“OK”繼續(xù)，顯示BandRatiosParameters對話框。5一旦出現(xiàn)BandRatiosParameters對話框，選擇下列合適的選項(xiàng)?！みx擇一個空間子集，點(diǎn)擊“SpatialSubset”，并用標(biāo)準(zhǔn)ENVI空間子集構(gòu)建程序。·將比率值以字節(jié)形式輸出，用“OutputDataType”按鈕菜單選擇“Byte”。6選用“File”或“Memory”輸出。在標(biāo)有“EnterOutputFilename”的文本框里鍵入要輸出的文件名；或用“Choose”按鈕選擇一個輸出文件名。7點(diǎn)擊“OK”開始計(jì)算比值。計(jì)算每一個比值時，屏幕上將出現(xiàn)一個狀態(tài)窗口。當(dāng)比率計(jì)算已經(jīng)結(jié)束，ENVI將把比率波段名顯示到AvailableBandsList中。你可以用標(biāo)準(zhǔn)ENVI灰階或RGB彩色合成方法顯示它們。NDVI運(yùn)算：NDVI(NormalizedDifferenceVegetationIndex)是一個普遍應(yīng)用的植被指數(shù)，將多波譜數(shù)據(jù)變換成唯一的圖像波段顯示植被分布。NDVI值指示著像元中綠色植被的數(shù)量，較高的NDVI值預(yù)示著較多的綠色植被。NDVI變換可以用于AVHRR、LandsatMSS、LandsatTM、SPOT或AVIRIS數(shù)據(jù)，也可以輸入其他數(shù)據(jù)類型的波段來使用。1選擇Transforms>NDVI(VegetationIndex)。2出現(xiàn)NDVICalculationInputFile窗口時，選擇輸入文件。（若需要）用標(biāo)準(zhǔn)ENVI文件選擇程序輸入文件或空間子集。3點(diǎn)擊“OK”。4通過點(diǎn)擊“InputFileType”下拉菜單，用NDVICalculationParameters對話框，說明你已經(jīng)輸入的文件類型（TM,MSS,AVHRR等）。用于計(jì)算NDVI的波段將自動輸入到“Red”和“NearIR”文本框?！ひ?jì)算下拉菜單中沒有列出的傳感器類型的NDVI，在“Red”和“NearIR”文本框里輸入需要的波段數(shù)。5用“OutputDataType”下拉菜單選擇輸出類型（字節(jié)型或浮點(diǎn)型）。6選擇輸出到“File”或“Memory”。7點(diǎn)擊“OK”開始計(jì)算NDVI變換。4、主成分變換主成分變換（PrincipalComponentAnalysis）是一種常用的數(shù)據(jù)壓縮方法，它可以將具有相關(guān)性的多波段數(shù)據(jù)壓縮到完全獨(dú)立的較少的幾個波段上，這一技術(shù)對于增強(qiáng)信息含量、隔離噪聲、減少數(shù)據(jù)維數(shù)非常有用。ENVI能完成正向的和逆向的PC旋轉(zhuǎn)，在這里我們只介紹正向旋轉(zhuǎn)。ForwardPCRotation(正向的PC旋轉(zhuǎn))的具體操作：1選擇Transforms>PrincipalComponents>ForwardPCRotation>ComputeNewStatisticsandRotate.2出現(xiàn)PrincipalComponentsInputFile對話框時，選擇輸入文件。3出現(xiàn)ForwardPCRotationParameters對話框時，在“StatsX/YResizeFactor”文本框鍵入小于1的調(diào)整系數(shù)，對計(jì)算統(tǒng)計(jì)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次抽樣。鍵入一個小于1的調(diào)整系數(shù)，以提高統(tǒng)計(jì)計(jì)算的速度。例如，在統(tǒng)計(jì)計(jì)算時，用一個0.1的調(diào)整系數(shù)將只用到十分之一的像元。4若需要，鍵入一個輸出統(tǒng)計(jì)文件名。5點(diǎn)擊按鈕，選擇是否計(jì)算“CovarianceMatrix”，一般選擇是。計(jì)算主成分時，有代表性地要用到協(xié)方差矩陣。當(dāng)波段之間數(shù)據(jù)范圍差異較大時，要用到相關(guān)系數(shù)矩陣，并且需要標(biāo)準(zhǔn)化。6選用“File”或“Memory”輸出。7從“OutputDataType”菜單里，選擇需要的輸出類型（字節(jié)型，整型，無符號整型，長整型，無符號長整型，浮點(diǎn)型，雙精度型）。默認(rèn)為浮點(diǎn)型，在主圖象窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單欄里選擇CursorLocation，觀察浮點(diǎn)型和整型數(shù)據(jù)的不同。8用下列選項(xiàng)，選擇輸出PC波段數(shù)，默認(rèn)的輸出波段數(shù)等于輸入的波段數(shù)?！は薅ㄝ敵鯬C波段數(shù)，鍵入需要的數(shù)字，或用“NumberofOutputPCBands”標(biāo)簽附近的按鈕確定輸出的PC波段數(shù)。9點(diǎn)擊“OK”，開始計(jì)算協(xié)方差或相關(guān)系數(shù)和特征值，并進(jìn)行正向的PC旋轉(zhuǎn)。當(dāng)ENVI已經(jīng)處理完畢，將出現(xiàn)PCEigenValues繪圖窗口，PC波段將被導(dǎo)入AvailableBandsList中，你可以從列表中選擇顯示5、纓帽變換（TasseledCap）纓帽變換是一種通用的植被指數(shù)，可以被用于LandsatMSS或LandsatTM數(shù)據(jù)。對于LandsatMMS數(shù)據(jù)，纓帽變換將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行正交變換，變成四維空間（包括土壤亮度指數(shù)SBI、綠色植被指數(shù)GVI、黃色成分（stuff）指數(shù)YVI，以及與大氣影響密切相關(guān)的non-such指數(shù)NSI）。對于LandsatTM數(shù)據(jù)，穗帽植被指數(shù)由三個因子組成——“亮度”、“綠度”與“黃度”。1選擇Transforms>TassledCap。2出現(xiàn)TasseledCapTransformationInputFile對話框時，選擇輸入文件。3點(diǎn)擊“OK”繼續(xù)，顯示TasseledCapTransformParameters對話框。4用下拉菜單，選擇“InputFileType”（LandsatTM或LandsatMSS）。5選擇輸出到“File”或“Memory”，點(diǎn)擊“OK”開始計(jì)算穗帽變換。完成時，ENVI將穗帽波段名輸入到AvailableBandsList中。將變換后的圖與原圖像鏈接顯示，觀察其差別，體會纓帽變換突出了植被信息的特點(diǎn)。6、遙感信息的融合分辨率融合是遙感信息復(fù)合的一個主要方法，它使得融合后的遙感圖象既具有較好的空間分辨率，又具有多光譜特征，從而達(dá)到增強(qiáng)圖象質(zhì)量的目的。注意：在調(diào)出了分辨率融合對話框后，關(guān)鍵是選擇融合方法，定義重采樣的方法。四、實(shí)習(xí)報告要求圖象增強(qiáng)的目的、意義、各類增強(qiáng)的應(yīng)用。

實(shí)習(xí)五、遙感圖像分類---監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類（10學(xué)時）——綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的掌握監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類的原理和過程，增強(qiáng)對遙感基本理論的理解。二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備軟件準(zhǔn)備：ENVI4.0三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ISODATA法、最大似然法。ENVI4.0遙感圖像非監(jiān)督分類方法：ISODATA法：1、分類過程（ClassificationProcedure）第一步：調(diào)出非監(jiān)督分類對話框指導(dǎo)學(xué)生掌握兩種方法。方法一：DATAPRETATION→UNSUPERVISEDCLASSIFICATION.方法二：Classifier圖標(biāo)→classification→unsupervisedclassification第二步：進(jìn)行監(jiān)督分類調(diào)出：unsupervisedclassification對話框，逐項(xiàng)填寫。注意問題：實(shí)際工作中常將分類數(shù)目取為最終分類數(shù)目的兩倍；收斂域值是指兩次分類結(jié)果相比保持不變的像原所占最大百分比。2、分類評價（EvaluateClassification）第一步：顯示原圖像與分類圖像學(xué)會在同一個窗口中，同時打開兩個圖像第二步：打開分類圖像屬性表并調(diào)整字段顯示順序第三步：給各個類別賦相應(yīng)的顏色第四步：不透明度設(shè)置第五步：確定類別的專題意義及其準(zhǔn)確程度第六步：標(biāo)注類別的名稱和相應(yīng)的顏色重復(fù)以上4、5、6三步直到對所有類別都進(jìn)行了分析與處理。注意，在進(jìn)行分類疊加分析時，一次可以選擇一個類別，也可以選擇多個類別同時進(jìn)行。ENVI4.0遙感圖像監(jiān)督分類方法：最大似然法：首先要創(chuàng)建感興趣區(qū)（訓(xùn)練樣本RegionsofInterest）1.在主圖像窗口中，選擇Functions>RegionofInterest.2.當(dāng)出現(xiàn)RegionofInterestControls對話框時，確信用于定義感興趣區(qū)的顯示號被列在對話框頂部的“Display#”文本框中。通過選擇“Image”、“Scroll”或“Zoom”切換按鈕，來控制是否感興趣區(qū)將定義在選擇顯示的主圖像窗口、滾動窗口或縮放窗口內(nèi)?！ぎ?dāng)ROIDefinition功能被激活，諸如縮放、平移及其它操作不能被激活。要激活這些交互式的鼠標(biāo)操作功能，而不離開ROIDefinition：A.選擇“Off”來使感興趣區(qū)選項(xiàng)無效，或通過點(diǎn)擊適當(dāng)?shù)那袚Q按鈕來取消選擇所需要的窗口。B.選擇適當(dāng)?shù)摹癐mage”、“Scroll”或“Zoom”按鈕，來開啟ROI選項(xiàng)控件。3要啟動一個新的感興趣區(qū)，在RegionofInterestControls對話框內(nèi)，點(diǎn)擊“NewRegion”，一個新名將出現(xiàn)在“AvailableRegionsofInterest”列表中。新區(qū)域?qū)⑹褂脠D示顏色列表中系統(tǒng)默認(rèn)的下一種顏色。通過使用下述的“Edit”按鈕，可以改變顏色。編輯（Edit）要改變當(dāng)前列在“AvailableRegions”下的區(qū)域的名稱、顏色及區(qū)域填充類型。A.在RegionofInterestControls對話框內(nèi)，點(diǎn)擊“Edit”。B.當(dāng)出現(xiàn)EditROIParameters對話框，從列表中選擇一個感興趣區(qū)。C.從下列選項(xiàng)中選擇，編輯你的感興趣區(qū)。·要編輯名稱，在“Name:”文本小部件中輸入新的名稱。·要更改感興趣區(qū)顏色，從“Colors”菜單中選擇?！ひx線條類型，從“Fill”菜單中選擇“Line”、“Dotted”、“Dashed”，或其它一種有效的線條類型。·要設(shè)置填充的方向和間隔，在“Fill”選項(xiàng)右邊標(biāo)簽為“Orien”和“Space”的文本框中輸入所需要的值。按度數(shù)輸入方向（從水平線逆時針），按英寸輸入間隔。D.點(diǎn)擊“OK”來返回到ROIControls對話框。擦除（Erase）要從已選定的圖像中擦除被選擇的感興趣區(qū)覆蓋圖，在RegionofInterestControls對話框中的感興趣區(qū)名上點(diǎn)擊，然后點(diǎn)擊“Erase”。注意當(dāng)感興趣區(qū)從屏幕上被擦除時，感興趣區(qū)仍然被定義。要重新顯示感興趣區(qū)圖像，再次點(diǎn)擊感興趣區(qū)名。刪除（Delete）要刪除一個感興趣區(qū)，并從系統(tǒng)中刪除它，點(diǎn)擊感興趣區(qū)名，然后點(diǎn)擊“Delete”。一旦一個感興趣區(qū)被刪除，它不能被恢復(fù)，除非它已經(jīng)被保存到一個文件中。轉(zhuǎn)到（Goto）要把縮放窗口置于ROI中定義的第一個像元中央：A.選擇一個感興趣區(qū)名，然后點(diǎn)擊“Goto”。B.繼續(xù)點(diǎn)擊“Goto”，來移動縮放窗口，越過感興趣區(qū)中包含的每個像元。增長（Grow）感興趣區(qū)可以使用一個特定的閾值來“增長”到鄰域像元。閾值通過限定一個遠(yuǎn)離所畫區(qū)域平均值的標(biāo)準(zhǔn)差來判定。對于灰階顯示，使用顯示的波段來計(jì)算閾值，彩色顯示使用紅波段來計(jì)算。所有在標(biāo)準(zhǔn)差閾值內(nèi)的鄰域像元，將被包括在增長的區(qū)域中。你可以使用4或8鄰域像元。A.點(diǎn)擊感興趣區(qū)名，以便在Availab