遥感概论实验授课教案黄勇奇更新.docx
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遥感概论实验授课教案黄勇奇更新
黄冈师范学院
《遥感概论》
实
验
授
课
教
案
授课班级：
地理201001-03班
指导教师：
黄勇奇
（2011——2012学年第一学期）
实验一安装遥感软件和了解功能模块
【实验项目编号】4124200923006
【实验项目名称】安装遥感软件和了解功能模块
【实验目的】掌握ERDAS软件的安装，了解ERDAS软件的主要功能模块
【实验设备】微型计算机；WindowsXP操作系统；
【实验步骤及内容】
ERDAS软件的安装
1.安装Imagine主程序和软件加密许可工具LicenseTools；
2.把Crack\imagine\bin\ntx86下的文件复制到D:
\ProgramFiles\IMAGINE8.7\bin\ntx86\（主程序安装位置），覆盖原有文件；
3.把Crack\imagine\lm下的文件复制到C:
\ProgramFiles\LeicaGeosystems\Shared\Bin\NTx86\（软件加密工具安装位置），覆盖原有文件；
4.把Crack\license.dat文件用记事本打开，更改第一行SERVERthis_hostANY为：
SERVER计算机全名ANY，并且复制到C:
\ProgramFiles\LeicaGeosystems\Shared\Bin\NTx86\；
5.运行「开始」菜单\程序\LeicaGeosystemsGIS&Mapping\LicensingTools\FLEXlmTools；
6.在面板中选Service/licensefiles，并在其下选择ConfigurationusingServices；
7.在面板中选择Configservices，分别在三个Browse前面填入：
C:
\ProgramFiles\LeicaGeosystems\Shared\Bin\NTx86\Lmgrd.exe
C:
\ProgramFiles\LeicaGeosystems\Shared\Bin\NTx86\license.dat
C:
\ProgramFiles\LeicaGeosystems\Shared\Bin\NTx86
8.在startServeratPowerUp和UseServices前面打勾，点击SaveServices保存；
9.在面板中选择Start/Stop/Reread，点击StopServer，等几秒再点击StartServer，再点击RereadLicenseFile，等待直到出现“RereadServerLicenseFileCompleted”字句出现，若不出现重复执行本步骤；
10.现在运行Imagine主程序，在出现的对话框中选择第二行，填入计算机全名，一切OK。
11.切记：
不要安装硬件加密狗；破解不成功请完全删除软件各组件并重新安装。
.
这是运行后的界面
ERDAS软件的主要功能模块
ERDASIMAGINE的图标面板包括菜单条：
Session,Main,Tools,Utilities,Help和工具条两部分。
ERDASIMAGINE的图标面板包括菜单条中的5项下拉菜单都由一系列命令或选择项组成，这些命令及其功能如表1.1所示。
表1.1ERDASIMAGINE图标面板菜单条
菜单命令
菜单功能
SessionMenu:
综合菜单
完成系统设置、面板布局、日志管理，启动命令工具、批处理过程、实用功能、联机帮助等
MainMenu:
主菜单
启动ERDAS图标面板中包括的所有功能模块
ToolsMenu:
工具菜单
完成文本编辑，矢量及栅格数据属性编辑，图形图像文件坐标变换，注记及字体管理，三维动画制作
UtilityMenu:
实用菜单
完成多种栅格数据格式的设置与转换，图像的比较
HelpMenu:
帮助菜单
启动关于图标面板的联机帮助，ERDASIMAGINE联机文档查看、动态连接库浏览等
.表1.2综合菜单命令及其功能
命令
功能
Preference
面向单个用户或全体用户，设置多数功能模块的系统确省值
Configuration
为ERDASIMAGINE配置各种外围设备，如打印机、磁带机
SessionLog
查看ERDASIMAGINE提示、命令及运行过程中的实时记录
ActiveProcessList
查看与取消ERDASIMAGINE系统当前正在运行的处理操作
Commands
启动命令工具，进入命令菜单状态，通过命令执行处理操作
EnterLogMessage
向系统综合日志（SessionLog）输入文本信息
StartBatchCommands
启动或退出批处理工具，打工批处理向导，记录批处理命令
OpenBatchFile
打开批处理命令文件
ViewBatchQueue
打开批处理进程对话框，查看、编辑、删除批处理队列
ViewBatchQueue
确定图标面板（IconPanel）的水平或垂直显示状态
TileViewers
平铺排列两个以上已经打开的视窗（Viewer）
CloseAllViewers
关闭当前打开的所有视窗（Viewer）
Main
进入主菜单（MainMenu）,启动图标面板中包括的所有模块
Tools
进入工具菜单（ToolsMenu），显示和编辑文本及图像文件
Utilities
进入实用菜单（UtilityMenu），执行ERDAS的常用功能
Help
打开ERDASIMAGINE联机帮助（On-lineHelp）文档
Properties
打开IMAGINE系统特性对话框，查看和配置序列号与模块
ExitIMAGINE
退出ERDASIMAGINE软件环境
表1.3主菜单命令及其功能
命令
功能
IMAGINECredits
查阅ERDAS信用卡（Credits）
StartIMAGINEViewer
启动ERDASIMAGINE视窗（Viewer）
Import/Export
启动ERDASIMAGINE数据输入输出模块（Import）
DataPreparation
启动ERDASIMAGINE数据预处理模块（Dataprep）
MapComposer
启动ERDASIMAGINE专题制图模块（Composer）
ImageInterpreter
启动ERDASIMAGINE图像解译模块（Interpreter）
ImageCatalog
启动ERDASIMAGINE图像库管理模块（Catalog）
ImageClassification
启动ERDASIMAGINE图像分类模块（Classifier）
SpatialModeler
启动ERDASIMAGINE空间建模工具（Modeler）
Vector
启动ERDASIMAGINE矢量功能模块（Vector）
Radar
启动ERDASIMAGINE雷达图像处理模块（Radar）
VirtualGIS
启动ERDASIMAGINE虚拟GIS模块（VirtualGIS）
表1.4工具菜单命令及其功能
命令
功能
EditTextFiles
编辑ASCII码文本文件
EditRasterAttributes
编辑栅格文件属性数据
ViewBinaryData
查看二进制文件的内容
ViewHFAFileStructure
查看ERDASIMAGINE层次文件结构
AnnotationInformation
查看注记文件信息，包括元素数量与投影参数
ImageInformation
获取ERDASIMAGINE栅格图像文件的所有信息
VectorInformation
获取ERDASIMAGINE矢量图形文件的所有信息
ImageCommandsTool
打开图像命令对话框，进入ERDAS命令操作环境
CoordinateCalculator
将坐标系统从一种椭球体或参数转变为另外一种
Create/DisplayMovieSequences
产生和显示一系列图像画面形成的动画
Create/DisplayViewerSequences
产生和显示一系列视窗画面组成的动画
ImageDrape
以DEM为基础的三维图像显示与操作
表1.5实用菜单命令及其功能
命令
功能
JPEGCompressImage
应用JPEG压缩技术对栅格图像进行压缩，以便保存
DecompressJPEGImage
将应用JPEG压缩技术所生成的栅格图像进行解压缩
ConvertPixelstoASCII
将栅格图像文件数据转换成ASCII码文件
ConvertASCIItoPixels
以ASCII码文件为基础产生栅格图像文件
ConvertImagestoAnnotation
将栅格图像文件转换成IMAGINE的多边形注记数据
ConvertAnnotationtoRaster
将IMAGINE的多边形注记数据转换成栅格图像文件
Create/UpdateImageChips
产生或更新栅格图像分块尺寸，以便于显示管理
CreateFontTables
以特定的字体生成一幅专题地图
CompareImages
打开图像比较对话框，比较两幅图像之间的某种属性
ReconfigureRasterFormats
重新配置系统中的栅格图像数据格式
ReconfigureVectorFormats
重新配置系统中的树凉图形数据格式
表1.6帮助菜单命令及其功能
命令
功能
HelpforICONPanel
显示ERDASIMAGINE图标面板的联机帮助
IMAGINEOnlineDocumentation
进入联机帮助目录，查看IMAGINE联机文档
IMAGINEVersion
查看正在运行的ERDASIMAGINE软件版本
IMAGINEDLLInformation
查看IMAGINE动态连接库的类型与常数信息
用户在进行遥感图像处理，转换、分析和成果输出的过程中，如何有效地应用系统所提供的众多功能呢？
根据ERDASIMANGINE系统功能、常规遥感图像处理与遥感应用研究的工作内容，用下面所示的框图，进一步说明ERDASIMAGINE的功能体系。
文本属性数据
矢量图形数据
栅格图像数据
输入
ERDASIMAGINE遥感图像处理系统
数据输入输出
视窗
操作
雷达图像处理
倾斜调整、斑点压缩
正射校正、纹理分析
数据预处理
几何校正、拼接镶嵌
子区裁剪、投影变换
空间
建模
图像解译
增强处理、傅立叶变换
高光谱工具、GIS分析
适用工具集、投影变换
图像分类
非监督分类、监督分类
知识工程师、专家分类
特征空间、分类评价
命令
工具
批处理
虚拟GIS
三维飞行、虚拟世界
视域分析、动画制作
矢量功能
矢栅转换、矢量编辑
拓扑建立、空间分析
图像库
管理
专题制图输出
文本属性数据
矢量图形数据
栅格图像数据
输出
ERDASIMAGINE功能体系
实验二遥感图像的目视判读
【实验项目编号】4124200923003
【实验项目名称】遥感图像的目视判读
【实验目的】
1.掌握遥感影像的特点；
2.掌握遥感影像的解译标志特点；
【实验设备】微型计算机；WindowsXP操作系统；ERDAS软件。
【实验步骤及内容】
遥感影像的特点
目前，常见的Landsat遥感影像类型包括以下几种：
MSS影像MSS影像为多光谱扫描仪（MultiSpectralScanner）获取的影像，它具有四个波段，两个波段为可见光波段，两个波段为近红外波段，第一颗至第三颗地球卫星（Landset）上，反束光导管（RBV）摄像机获取的三个波段摄影像片分别称为第1、2、3波段，多光谱扫描仪获取的扫描影像按顺序分别被命名为4、5、6、7波段，此外，第三颗地球卫星（Landset）上还提供热红外波段影像，这个波段被称为第8波段，热红外波段使用不久，就因仪器操作上的问题而关闭了，因此，Landset提供的热红外波段影像并不多。
第4、5颗地球卫星上多光谱扫描仪获取的四个波段扫描影像重新被分别命名为1、2、3、4波段。
在MSS影像中，灰度又按照一定的区间归并为16级灰阶，同时每幅遥感影像下部也曝光产生一个灰阶尺，灰阶尺由白－灰白－淡灰...浅灰-灰-暗灰...浅黑-黑等多个灰阶组成。
像元的亮度值为0时，影像上像元的灰阶为黑色，像元的亮度值为63时，影像上像元灰阶为白色，像元值从0向63增加时，其灰阶也按照一定分级规则由黑转白。
由于影像复制时像元灰阶与灰度尺受到同样因素的影响，这样解译者可以利用灰度尺来衡量像元的灰阶。
MSS各个波段的应用范围
MSS第4波段为绿色波段，对水体有一定透射能力，在清洁的水体中透射深度可达10-20米，可以判读浅水地形和近海海水泥沙。
由于植被波谱在绿色波段有一个次反射峰，可以探测健康植被在绿色波段的反射率。
第5波段为红色波段，该波段可反映河口区海水团涌入淡水的情况，对海水中的泥沙流、河流中的悬浮物质与河水浑浊度有明显反映，可区分沼泽地和沙地，可以利用植物绿色素吸收率进行植物分类。
此外该波段可用于城市研究，对道路、大型建筑工地、砂砾场和采矿区反映明显，在红色波段各类岩石反射更容易穿过大气层为传感器接收，也可用于地质研究。
第6波段为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可区分健康与病虫害植被，水体在此波段上具有强烈吸收作用，水体呈暗黑色，含水量大的土壤为深色调，含水量少的土壤色调较浅，水体与湿地反映明显。
第7波段也为近红外波段，植被在此波段有强烈反射峰，可用来测定生物量和监测作物长势，水体吸收率高，水体和湿地色调更深，海陆界线清晰，第7波段可用于地质研究，划出大型地质体的边界，区分规模较大的构造形迹或岩体。
第8波段，为热红外波段，该波段可以监测地物热辐射与水体的热污染，根据岩石与矿物的热辐射特性可以区分一些岩石与矿物，并可用于热制图。
TM图像TM影像为专题绘图仪（ThematicMapper，TM）获取的遥感图像。
从Landsat－4起，陆地卫星增加了专题绘图仪（TM）。
TM在光谱分辨率、辐射分辨率和地面分辨率方面都比MSS有较大改进。
在光谱分辨率方面，它采用7个波段来记录目标地物信息，与MSS相比，它增加了三个新波段，一个为蓝色（蓝绿）波段，一个为短波红外波段，一个为热红外波段，根据MSS数据使用的经验与光谱适用范围研究结果，TM在波长范围（wavelength）与光谱位置（Nominalspectrallocation）上都作了调整。
在辐射分辨率方面，TM采用双向扫描，改进了辐射测量精度，目标地物模拟信号经过模/数转换，以256级辐射亮度来描述不同地物的光谱特性，一些在MSS中无法探测出的地物电磁辐射的细小变化，现在可以在TM波段内观测到。
在地面分辨率方面，TM瞬间视场角对应的地面分辨率为30米（第6波段除外）。
1999年4月15日发射的陆地卫星7（Landsat－7），又增加了分辨率为15米的全色波段（PAN波段）图像，并把波段6的图像分辨率从120米提高到60米。
TM图像主要应用范围
专题绘图仪比MSS增加了4个波段，在波段宽度设计上更具有针对性TM，它比起MSS图像应用范围更广。
对植被和土壤含水量等检测效果更好。
ETM+技术参数见下表。
波段序号
波长范围
波段名称
地面分辨率
主要应用领域
1
0.45~0.52μm
蓝绿色
30m
对水体有一定的透视能力，能够反射浅水水下特征，区分土壤和植被、编制森林类型图、区分人造地物类型
2
0.52~0.60μm
绿色
30m
探测健康植被绿色反射率、区分植被类型和评估作物长势，区分人造地物类型，对水体有一定透射能力
3
0.63~0.69μm
红色
30m
测量植物绿色素吸收率，并以此进行植物分类，可区分人造地物类型
4
0.76~0.90μm
近红外
30m
测量生物量和作物长势，区分植被类型，绘制水体边界、探测水中生物的含量和土壤湿度
5
1.55~1.75μm
短波红外
30m
探测植物含水量和土壤湿度，区别雪和云
6
10.4~12.5μm
热红外
60m
探测地表物质自身热辐射，用于热分布制图，岩石识别和地质探矿
7
2.08~2.35μm
短波红外
30m
探测高温辐射源，如监测森林火灾、火山活动等，区分人造地物类型
8（PAN）
0.52~0.90μm
全色
15m
遥感扫描影像解译标志
直接解译标志主要包括以下几种：
（1）色调与颜色。
这是扫描图像解译的基本标志。
对于中低分辨率的扫描影像来说，图像中色调与颜色更是一个重要的判读标志。
由于扫描图像多数为多光谱影像，同一地区多光谱扫描图像中的相同地物，在不同波段的图像上可能会呈现不同色调，组合可以有不同的颜色，这因为同一种地物在可见光和近红外波段上具有不同的反射率，它们在单波段扫描影像中表现为不同的色调。
（2）阴影（shadow），在多光谱图像中，阴影是电磁波被地物遮挡后在该地物背光面形成的黑色调区域。
在扫描影像中陡峭的山峰背面往往形成阴影，阴影的出现给山区的扫描影像增加了立体感，同时也造成阴影覆盖区地物信息的丢失。
（3）形状（shape），目标地物的形状在不同空间分辨率的扫描图像上表现特点不同。
在中低分辨率扫描影像上，地物的形状特征是经过自然综合概括的外部轮廓，它忽略了地物外形的细节，突出表现了目标物体宏观几何形状特征，如山脉的走向，水系的形态特征等。
在中高分辨率扫描影像上，可以看到地物的较为详细的形状特征。
但线状地物（如道路和河流）的宽度经常被夸大。
在高分辨率扫描影像上，可以看到地物具有的形态特征的更多细节，如飞机场内的飞机与停机坪等。
（4）纹理（texture），在不同空间分辨率的扫描图像上纹理揭示的对象不同。
在中低分辨率扫描影像上，地物的纹理特征反映了自然景观中的内部结构，如沙漠中流动沙丘的分布特点和排列方式。
在中高分辨率扫描影像上，纹理才揭示了目标地物的细部结构或物体内部成分。
（5）大小（size），同一地物在不同空间分辨率的扫描图像上表现出尺寸大小不同。
在低空间分辨率的扫描图像上该地物尺寸小，在高空间分辨率的扫描图像上该地物尺寸大。
图像判读中，必须结合图像的空间分辨率（或比例尺）来认识地物大小。
（6）位置（site），根据目标地物在扫描图像上位置可以进行空间分析。
制作规范的扫描图像（如MSS、TM）提供了两种形式的位置，一种是在图像周围边框上标注的地理位置，另一种是目标地物与周围地理环境的相对位置。
（7）图型与相关布局。
在高空间分辨率的扫描图像上经常使用，对识别人造地物很有帮助，例如对城市街区和火车站等识别。
实验三遥感图像数据处理
【实验项目编号】4124200923002
【实验项目名称】遥感图像数据处理
【实验目的】通过上机操作，了解空间增强、辐射增强几种遥感图象增强处理的过程和方法，加深对图象增强处理的理解。
【实验设备】微型计算机；WindowsXP操作系统；ERDAS软件。
【实验步骤及内容】
1、卷积增强（Convolution）
空间增强技术是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像之目的。
卷积增强（Convolution）是空间增强的一种方法。
卷积增强（Convolution）时将整个像元分块进行平均处理，用于改变图像的空间频率特征。
卷积增强（Convolution）处理的关键是卷计算子----系数矩阵的选择。
该系数矩阵又称卷积核（Kernal）。
ERDASIMAGINE将常用的卷计算子放在一个名为default.klb的文件中，分为3*3，5*5、7*7三组，每组又包括“EdgeDetect/LowPass/Horizontal/Vertical/Summary”等七种不同的处理方式。
具体执行过程如下：
ERDAS图标面板菜单条：
Main→ImageInterpreter→Spatialenhancement→convolution→convolution对话框。
图3-1Convolution对话框
几个重要参数的设置：
边缘处理方法：
（HandleEdgesby）：
Reflection
卷积归一化处理：
NormalizetheKernel
2、直方图均衡化（HistogramEqualization）
直方图均衡化实质上是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，是一定灰度范围内的像元数量大致相同。
这样，原来直方图中间的峰顶部分对比度得到增强，而两侧的谷底部分对比度降低，输出图像的直方图是一较平的分段直方图。
注意：
认真对比直方图均衡化前后的图像差别，仔细观察直方图均衡化的效果。
图3-2直方图均衡化
3、主成分变换
主成分变换（PrincipalComponentAnalysis）是一种常用的数据压缩方法，它可以将具有相关性的多波段数据压缩到完全独立的较少的几个波段上，使图像数据更易于解译。
ERDASIMAGE提供的主成分变换功能最多等对256个波段的图象进行转换压缩。
ERDAS图标面板菜单条：
Main→ImageInterporeter→SpectralEnhancement→PrincipialComp→PincipalComponents对话框。
（图3-3）
图3-3PrincipalComponent对话框
4、色彩变换（RGBtoIHS）
色彩变换是将遥感图像从红（R）、绿（G）、兰（B）三种颜色组成的色彩空间转换到以亮度（I）、色度（H）、饱和度（S）作为定位参数的色彩空间，以便使图像的颜色与人眼看到得更接近。
其中，亮度表示整个图象的明亮程度，取值范围是0-1；色度代表像元的颜色，取值范围为0-360；饱和度代表颜色的纯度，取值范围是0-1。
图3-4RGBtoHIS对话框
实验四遥感数字图像计算机分类
【实验项目编号】4124200923004
【实验项目名称】遥感数字图像计算机分类
【实验目的】理解计算机图像分类的基本原理以及分类的过程，达到能熟练地对遥感图像进行分类的目的。
【实验设备】微型计算机；WindowsXP操作系统；ERDAS软件。
【实验步骤及内容】
ERDAS遥感图像监督分类
1、定义分类模板
第一步：
显示要进行分类的图像
第二步：
打开摸板编辑器并调整显示字段
图5-1分类模板编辑器
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