基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告.docx

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基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告

标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告

基于环境小卫星的草原荒漠化监测

实验报告

姓名

班级

学号

指导教师

4

4

5

6

1．实验背景

浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部，是亚洲草原荒漠化东部边缘地区的重要组成部分。

该地区退化土地多为沙地，植被稀少，特别是春季地表回暖解冻，地表裸露，多细沙土，近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。

据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。

2．实验目的

利用环境小卫星CCD图像，对该区域植被覆盖度的定量反演，植被覆盖的变化检测，可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。

3．实验准备

工具：

，环境小卫星的读取补丁。

数据：

浑善达克地区环境小卫星CCD数据，带精确坐标的2006年该地区土地利用分类图，环境小卫星数据波谱响应函数。

实验开始前，将环境小卫星的读取补丁安装在ENVI安装路径下的：

“ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add”。

4．实验流程

1.数据预处理

（1）.数据读取。

选择主菜单File>OpenExternalFile>HJ-1A/1BTools，在弹出的窗口中，选择CCD，点击“InputFiles”，选择要加载的数据，点确定，点击Apply。

（2）.工程区裁剪

①.选择主菜单BasicTools>RegionofInterest>ROITools,在弹出的窗口中选择File>SubsetdataviaROIs,在弹出的窗口中选择要裁剪的数据；

②.单击SpatialSubset按钮，选择Image，弹出Subsetbyimage对话框。

在该对话框中，按鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定裁剪区域，裁剪出包括浑善达克区域的部分图，单击OK；

③.选择裁剪影像的保存路径及名称，单击OK；

④.选择主菜单File>SaveFileAs>ENVIStandard，将刚才裁剪好的影像保存为ENVI标准的格式。

图3影像裁剪

（3）图像配准

①.加载已有坐标的地图“浑善达克2006年8月土地利用分类图”,使其作为基准图，右击该图，选择使其在新窗口显示；

②.选择主菜单Map>Registration>SelectGCPs:

ImagetoImage,

在弹出的窗口中，BaseImage选择土地利用分类图，WarpImage选择影像地图，单击OK，弹出GroundControlPointsSelection

窗口；

③.添加控制点。

在zoom窗口中，点击左下角的第三个按钮，打开击AddPoint,将其添加至控制点列表，这样满幅均匀选取一些点，并查看其残差，若残差小于1个像素，点击File>saveCoefficienttoASCII,保存控制点。

同样，这一步也可以用以下操作代替：

点击File>restoreGCPsfromASCII,导入控制点坐标；

图4添加控制点

④.在GroundControlPiontsSelection窗口中，选择Options>

WarpFile（asimageMap），选择校正文件。

在校正参数面板中，设置如图6，选择输出路径与文件名，单击OK。

图6设置校正参数

（4）.大气校正

①.制作波谱曲线。

1）选择主菜单Window>StartNewPlotWindow,打开ENVIPlotWindow面板，在波普绘制窗口中，选择导入“”文本文件，单击OK；

2）在弹出的InputASCIIFile中，自动将第一列作为X轴，后四列作为Y轴，波长选择Nanometers，单击OK；

3）在绘制窗口出现了四条不同颜色的曲线，选择Edit>DataParameters,编辑每条线的名字为b1,b2,b3,b4,便于区分；

图7波普曲线及编辑波普曲线名称

4）选择File>SavePlotAs>SpectralLibrary，在OutputPlotstoSpectralLibrary面板中，单击SelectAllItems，单击OK。

5）在OutputSpectralLibrary面板中，输出曲线相关参数设置如图10，选择保存曲线为波普库文件：

HJ_1A_CCD2光谱响应.sli

②.FLAASH大气校正

数据准备。

选择主菜单BasicTools>ConvertData，选择已经过定标和配准的数据，在ConvertFileParameters中，转换后的格式选择“BIL”，单击OK。

设置参数进行FLAASH大气校正：

1）主菜单Spectral>FLAASH,打开FLAASH大气校正模块;

2）点击InputRadinceImage，选择转换过格式的数据，在RadianceScaleFactor窗口中选择Usesinglescalefactoforallbands，在singlescalefacto处填写10，点击OK；

3）设置输出文件及路径设置，气模型设置，文件名路径及参数设置如图10；

图10FLASSH参数设置

4）单击MultispectralSetting按钮，在FilterFunctionFile面板中导入之前做好的波普响应曲线，单击OK；

5）单击高级设置，设置TileSize为100MB，然后在大气校正模块中，单击Apply；

6）大气校正完成后，对比校正前后图像中植被光谱曲线，得到校正前图像，校正后图像。

（5）.裁剪浑善达克区

①在image窗口选择OverlayVectors,在打开的面板中添加文件。

图13叠加矢量边界

②.在AvailableVectorslist面板中选择矢量文件，将其叠加在影像上；

③.在AvailableVectorslist面板中，选择File>ExportLayerstoROI，在SelectDataFiletoAssociatewithnewROI面板中,选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。

在ExportLayerstoROI中，选择ConvertallrecordsofanEVFlayertooneROI,单击OK，将矢量转化为一个ROI；

④.在图像窗口中，选择Overlay>RegionofInterest,打开ROI面板，选择FileSubsetDataviaROIs,在该面板中选择FLAASH校正过后的影像，单击OK。

⑤.在SpecialSubsetviaROIParameters中选择浑善达克地区的ROI，MaskPixelsoutsideofROI选择YES，设置输出路径及文件名，单击OK。

图14裁剪结果图

2.植被覆盖度反演模型建立

（1）.计算归一化植被指数

①.选择主菜单Transform>NDVI，打开NDVI模块，选择上一步裁剪得到的结果图；

②.在弹出的参数设置窗体中进行如下图设置，

图15参数设置

（2）.计算植被覆盖度

①.利用ENVI主菜单基本工具中的波段运算工具，输入公式：

（b1gt*1+（b1lt0.）*0+（b1ge0andb1le*（/。

图16BandMath

②.在弹出的新窗口中，选择b1为NDVI图像，设置输出文件路径，点击OK。

图17植被覆盖度结果图

3.植被变化监测

（1）.植被覆盖度提取

①.2009年8月植被覆盖区提取。

利用ENVI主菜单中BasicTool->Bandmath，输入公式：

（b1le*0+（b1gt*1，设置b1为上一步的结果图，设置输出路径点击OK。

②.2006年8月植被覆盖区提取。

利用ENVI主菜单中BasicTool->Bandmath，输入公式：

（b1ge1andb1le3）*1+（b1lt1）*0+（b1gt3）*0，b1选择“浑善达克2006年8月土地利用分类图.img”，设置输出文件路径，单击OK。

（2）

.植被变化检测

利用ENVI主菜单中BasicTool->Bandmath，输入公式：

b1-b2

b1:

选择2009_8_植被覆盖度区.img

b2:

2006_8_植被覆盖度区.img

选择文件保存名“浑善达克植被覆盖变化”和路径，单击OK。

得到浑善达克2006年到2009年植被覆盖变化的区域图像。

图202006年至2009年植被变化图

4.后期处理

（1）.植被变化区域图的背景值处理。

选择主菜单BasicTool>Masking>Applymask,选择2006_2009_植被变化.img,单击SelectMaskBand，选择掩膜图像，单击OK。

图21掩模

在ApplyMaskParameters面板，设置掩膜值为5，设置输出路径与文件名，单击OK。

图22设置掩模后的结果图

（2）.植被变化区域制图

①.对上一步得到的结果图像进行密度切分。

选择Image菜单栏Overlay>DensitySlice,在弹出的窗口中选择上一步进行掩模处理过的结果图像，点击OK；

②.在新弹出的窗口中按照下图进行设置，设置好后可点击Apply查看结果；

图23密度切分

③.在DenstySlice,选择File>OutputtoClassImage,将分割结果输出为ENVI分类格式。

图24分类结果图

③.在ArcGIS中打开该分类图，并为其添加标题、指北针和图例，合理布局，并将其导出为pdf格式的文件。

图25成图

5．实验总结

本实验从原始的环境小卫星CCD-1B图像开始，反演植被覆盖图、并与前一时相的土地利用图进行差值比较，提取植被发生变化的区域，并通过密度切分为其制作分类图。

实验涉及环境小卫星的数据读取、辐射定标、图像配准、大气校正、植被覆盖遥感反演过程、植被覆盖变化监测等内容。