1、1遥感原理与应用课程设计“遥感专题信息提取与专题图制作”设计报告 学 院班 级学 号姓 名日 期指导教师2遥感专题信息提取和专题图制作一、课程设计的目的和意义1、加深理解和巩固遥感原理与应用课上所学的有关遥感的基本原理、遥感传感器的成像机理、遥感图像的处理方法、专题信息提取以及遥感综合应用技术；2、锻炼熟练运用遥感软件独立分析问题、解决具体问题的实际工作能力；3、培养良好的工作习惯和科学素养，为今后参加科学研究工作以及毕业设计打下良好的基础。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
2、于 ERDAS IMAGING9.1 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，因此先要将获得的宜昌葛洲坝地区 *.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
3、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
4、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。35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。7分类后处理由于混合像元的存在以及分类算法是逐个像元进行的，在分类图像中有很多的孤立像
5、元及小像元群，它们在分类图上表现为噪声，不能满足分类要求。平滑处理可以消除一些噪声效应，完成类的连接。8专题信息提取可以分类重编码，进行类别的合并。9专题图制作突出反映长江，内河与湖泊这两类主体要素，其它地理要素如山地，植被根据主体的需要作为地理基础选绘。具体处理流程：几何纠正 影像镶嵌图像裁剪图像分类分类后处理 专题信息提取 专题图制作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 13 幅 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。4波段叠加：用 Interpr
6、eter 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 2，以已打开的 SPOT 影像为参考，开始分别在两个影像中对应选
7、择同名地物点的 GCP。坐标转换：选取 6 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
8、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
9、 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图像裁剪利用 Data Prep 模块中的 Subset Image 功能对增强后的图像进行裁剪，使之成为规则的矩形。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
10、 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 5assessment 中实现。当 overall classification accuracy 精度达到 80%以上就满足精度要求。7专题信息提取此功能在 Interprete 模块中实现，选择 GIS Analysisrecode ，在对话框中进行类别的合并即可。8专题图制作在 ERDAS IMA
11、GING 的 Composer 模块，点击 New Map Composition，设置地图版面的大小，单位，背景等。然后在弹出的 Map Composer 窗口中点击 AnnotationTools 调出常用的工具板。绘制地图图框，插入公里网，符号图形，比例尺，文本框等。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 左右两片的方位得到了纠正，和原图叠加之后发现做片的右上角和右片的所上角（内河附近）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
12、嵌结果由于在进行几何校正的时候内河部分的误差较大，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。从上面两图的比较可以看出，由于几何校正有误差，没有进行 IHS 变换的融合后的图像左上角的长江明显偏离。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图像分类结果图中浅蓝色为长江，深蓝色为内河和湖泊，
13、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。7专题图本幅专题图突出了葛洲坝附近水域的情况，长江、内河、湖泊都用青色表示，图中加入了地图的各种要素，如：指北针、图例、图名、比例尺等。6五、课程设计的总结与体会为期一周的遥感专题信息提取与专题图制作的实习结束了，在老师的耐心的讲解和自主学习下，本次实习还算顺利，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，我复习了上学期遥感原理与应用课程中学过的理论知识，并且将本来分
14、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，我进一步了解了 TM 影像的特点，并且我学会了图像处理软件 ERDAS IMAGING 的基本使用，学习遥感难免要处理图像，正是这次实习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，由于是第一次大规模使用 ERDAS 软件，实习过程中难免遇到问题，但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。这次的实习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。总之，虽然遥感的实习即将结束，但是对于遥感原理与应用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。
