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

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

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：

ENVI5.0.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。

图1加载数据

图2影像数据加载完成

（2）.工程区裁剪

.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；

.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；

.选择裁剪影像的保存路径及名称.单击OK；

.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

.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；

.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；

.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5选择配准图与基图

图4添加控制点

.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

.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“681_HJ1ACCD2.txt”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

图8选择要输出的波谱曲线

图9设置参数

.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。

图12校正后

图11校正前

（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hunshandake.evf文件。

图13叠加矢量边界

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

.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；

.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。

.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

.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；

.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

.利用ENVI主菜单基本工具中的波段运算工具.输入公式：

（b1gt0.7）*1+（b1lt0.）*0+（b1ge0andb1le0.7）*（（b1-0.0）/（0.7-0.0））。

图16BandMath

.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

.2009年8月植被覆盖区提取。

利用ENVI主菜单中BasicTool->Bandmath.输入公式：

（b1le0.3）*0+（b1gt0.3）*1.设置b1为上一步的结果图.设置输出路径点击OK。

.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。

图192006年植被覆盖区

图182009年植被覆盖区

（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2006-2009.img”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

.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；

.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

.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

.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。