《遥感原理与应用》实验上机指导书.docx
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《遥感原理与应用》实验上机指导书
《遥感原理与应用》上机指导书
二〇〇九年八月
实验一：
ERDAS软件的基本操作
一、实验目的和要求
通过实验操作，掌握握ERDAS软件的安装步骤；了解ERDASImagine软件模块构成及ERDASImagine软件的菜单及其功能。
掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感影像处理、解译制图等后续实习奠定基础。
二、实验计划和设备
（1）实验时数2学时；
（2）实验地点在机房，每人一机；
三、实验原理
ERDASIMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件，它以模块化的方式提供给用户，使得用户可以根据自己的应用程序的要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。
启动ERDASIMAGINE以后，首先可以看到它的图标面板，包括菜单条和工具条两部分，提供了启动ERDASIMAGINE软件模块的全部菜单和图标。
工具条中的图标如下：
1．IMAGINECredits：
查阅ERDAS信用卡
2．Viewer：
打开IMAGINE视窗
3．Import：
启动输入输出模块
4．DataPrep：
启动数据预处理模块
5．Composer：
启动专题制图模块
6．Interpreter：
启动图像解译模块
7．Catalog：
启动图像库管理模块
8．Classifier：
启动图像分类器
9．Modeler：
启动空间建模工具
10．Vector：
启动矢量功能模块
11．Radar：
启动雷达图像处理模块
12．VirtualGIS：
启动虚拟GIS模块
本实验主要了解模块2、3、6模块的基本操作。
四、方法和步骤
1.实验内容
1）安装ERDASIMAGINE软件，结合软件安装说明来做；
2）启动ERDASIMAGINE软件。
在所有程序中找到ERDASIMAGINE9.1运行程序，左击该程序；或者双击桌面ERDASIMAGINE软件图标，进入ERDASIMAGINE9.1运行程序。
3）对照下面内容，了解ERDASIMAGINE菜单及功能。
在程序菜单中选择ERDASIMAGINE9.1，ERDASIMAGINE开始启动运行,图标面板（ICONPanel）自动打开，并在你的屏幕上显示如下：
图1-1ERDAS图标面板
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
工具图标及其功能（PanelICON）
与IMAGINEProfessional级功能及其应用外，还将涉及两个重要的扩展模块Vector模块和VirtualGIS模块，因而共有13个图标（表1.7）
表1.7ERDASIMAGINE图标面板工具条
图标
命令
功能
StartIMAGINEViewer
打开IMAGINE视窗
Import/Export
启动数据输入输出模块
Datapreparation
启动数据预处理模块
MapComposer
启动专题制图模块
ImageInterpreter
启动图像解译模块
ImageCatalog
启动图像库管理模块
ImageClassification
启动图像分类模块
SpatialModeler
启动空间建模工具
Radar
启动雷达图像处理模块
Vector
启动矢量功能模块
VirtualGIS
启动虚拟GIS模块
AutoSync
AutoSync模块将减轻纠正选点工作，使得用于动态监测的不同时相/分辨率精确配准融合工作量大大减少
一）视窗操作
视窗操作是ERDAS软件操作的基础,ERDAS所有模块都涉及到视窗操作。
本实验要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解和学习ERDAS软件打好基础。
本次实验主要内容：
**图像文件的显示及缩放功能
**两幅图像的叠加操作（混合、卷帘、闪烁）
**图像文件信息操作
**光标查询功能
**感兴趣区域AOI的操作
**常用的栅格图像处理
1．图像显示操作
第一步：
启动程序（StartProgram）
视窗菜单条：
File→open→RasterLayer→SelectLayerToAdd对话框。
第二步：
确定文件（DetermineFile）
在SelectLayerToAdd对话框中有File和RasterOption两个选择项，其中File就是用于确定图像文件的，具体内容和操作实例如表。
表1-1图像文件确定参数
参数项
含义
实例
Lookin
确定文件目录
examples
Filename
确定文件名
xs_truecolor_sub.img
Fileoftype
确定文件类型
IMAGINEImage（*.img）
Recent
选择近期操作过的文件
------
Goto
改变文件路径
-------
第三步：
设置参数（Rasteroption）
图1-2参数设置
（尝试更改参数，观察影像变化）
第四步：
打开图像（OpenRasterLayer）lanier.img和inlandc.img
2．图像缩放操作
四种缩放显示方式：
1）利用窗口工具条中
这组图标
点击前者可实现放大两倍显示；点击后者可实现缩小两倍显示（以窗口为中心）
2）利用窗口工具条中
这组图标
点击前者可实现放大两倍显示；点击后者可实现缩小两倍显示（以点为中心）
3）在窗口菜单条的View下拉菜单选View→Zoom
4）直接在窗口中点鼠标右键，选Zoom
3．两幅图像的叠加显示
要针对具有相同地理参考系统（地图投影和坐标系统）的两个文件进行操作，在进行数据叠加操作之前，首先要按照前面1中所讲的步骤，在窗口中同时打开两个文件。
（lanier.img和lnlandc.img）注意：
在打开第二个文件时，一定要在RasterOption中设置不清除窗口中已经打开的文件（取消选中ClearDisplay复选框），然后分别实现混合（blend）、卷帘（swipe）和闪烁（flicker）显示。
在窗口中已有影像打开情况下点击打开影像按钮、在出现的界面中filesoftype处选择合适的数据格式、点击所需文件、点击rasteroptions、点击cleardisplay处的勾号（去掉勾号）、点击OK确定。
两图像重叠显示后可用view/arrangelayers菜单交换上下图像位置、可用菜单utility/swipe推拉上层图像并与下层图像进行比较。
4．图像文件信息操作
本操作主要用于查阅或修改图像文件的有关信息，如投影信息、统计信息和显示信息等。
启动方式：
单击Utility→LayerInfo命令或直接点击工具条上文件信息图标。
点击general查看其像元大小、波段数、地图参数、投影参数等相关信息；点击projection可查看详细的投影信息；点击histogram可查看各波段的灰度分布直方图；点击pixeldata可查看各像元的灰度值。
5．查询像元灰度值
Utility→InquireCursor或直接点击工具条上光标查询图标，可打开InquireCursor。
在viewer中点击菜单utility/inquirecursor，窗口中显示的是十字丝处的像元值；用
键或信息窗口中上下左右箭头按钮移动十字丝；用窗口中的黑色圆点使十字丝回到初始位置；窗口中显示的数值就是光标所在位置的像元灰度值，其中有颜色的波段是目前图像窗口中显示的波段及颜色，无颜色的波段在图像窗口中未显示。
6.显示比例操作（DisplerScale）
7.文件显示顺序（ArrangeLayers）
首先在视窗依次打开多个文件（包括图象、图形、注记等文件），注意在打开上层图象时，不要在选择参数中选中清除已打开图象；然后在ArrangeLayersViewer对话框中进行调整文件顺序。
8.打开不同文件类型
第一步打开图象文件（OpenRasterLayer）
第二步创建图形文件（CreateVectorLayer）
第三步绘制图形要素（DrawVectorElements）“Vector”→“EnableEditing”
第四步保存矢量文件（SaveVectorLayer）
9.最快找到最近用过的影像recent
五、注意事项及实验报告要求
（1）学生要认真做好实验准备，写好预习报告。
未做预习者，不准参加实验；
（2）学生在每项内容动手前，首先回顾复习课堂上所学的有关知识体系，进行认真分析对照，以提高课堂学习质量和实验的效果。
要认真实验，掌握ERDAS软件的基本操作；
（3）实验期间可以相互讨论，但不得照搬、照抄别人的结果，否则实验不能通过；实验中指导教师要根据学生实验情况和现场询问情况现场签字确认，未经教师签字的实验报告无效；
（4）课后提交实验报告中，要写清“方法步骤”中提出的要求，并附有相关截图。
（5）学生的实验报告，任课教师应仔细审阅，指出不足。
根据上机所表现的能力与实验报告综合评定成绩。
该实验成绩约占实验总成绩的20%。
实验二遥感图像的几何校正
一、实验目的和要求
通过实验操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。
二、实验计划和设备
（1）实验时数4学时；
（2）实验地点在机房，每人一机；
（3）实验所用软件为遥感图像处理软件ERDASIMAGIINE9.1。
三、实验原理
ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。
几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。
而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。
由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。
ERDAS提供7种图像几何校正计算模型，包括仿射变换、多项式变换、非均匀变换、投影变换等。
ERDAS还提供9种三大类控制点采集模式，即视窗采点模式、文件采点模式、地图采点模式。
本次实验主要掌握利用视窗采点模式进行多项式变换几何校正的原理和方法。
四、方法和步骤
（1）图像几何校正的途径
ERDAS图标面板工具条：
点击DataPrep图标，→ImageGeometricCorrection→打开SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）。
ERDAS图标面板菜单条：
Main→DataPreparation→ImageGeometricCorrection→打开SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）。
图2-1SetGeo-CorrectionInputFile对话框
在SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）中，需要确定校正图像，有两种选择情况：
其一：
首先确定来自视窗（FromViewer），然后选择显示图像视窗。
其二：
首先确定来自文件（FromImageFile），然后选择输入图像。
（2）图像几何校正的计算模型（GeometricCorrectionModel）
ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如表2-1：
表2-1几何校正计算模型与功能
模型
功能
Affine
图像仿射变换（不做投影变换）
Polynomial
多项式变换（同时作投影变换）
Reproject
投影变换（转换调用多项式变换）
RubberSheeting
非线性变换、非均匀变换
Camera
航空影像正射校正
Landsat
Lantsat卫星图像正射校正
Spot
Spot卫星图像正射校正
（3）图像几何校正的具体过程
第一步：
显示图像文件（DisplayImageFiles）
首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图标两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下：
ERDAS图表面板菜单条：
Session→TitleViewers
然后，在Viewer1中打开需要校正的Lantsat图像：
tmAtlanta,img，在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像：
panAtlanta,img。
第二步：
启动几何校正模块（GeometricCorrectionTool）
Viewer1菜单条：
Raster→GeometricCorrection
→打开SetGeometricModel对话框（图2-2）
→选择多项式几何校正模型：
Polynomial→OK
→同时打开GeoCorrectionTools对话框（图2-3）和PolynomialModelProperties对话框（图2-4）。
在PolynomialModelProperties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数：
→定义多项式次方（PolynomialOrder）:
2
→定义投影参数：
（PROJECTION）:
略
→Apply→Close→打开GCPToolReferenseSetup对话框（图2-5）
图2-2SetGeometricModel对话框
图2-3GeoCorrectionTools对话框
图2-4PolynomialProperties对话框
图2-5GCPToolReferenseSetup对话框
第三步：
启动控制点工具（StartGCPTools）
图2-6ViewerSelectionInstructions
首先，在GCPToolReferenseSetup对话框（图2-5）中选择采点模式：
→选择视窗采点模式：
ExistingViewer→OK
→打开ViewerSelectionInstructions指示器（图2-6）
→在显示作为地理参考图像panAtlanta,img的Viewer2中点击左键
→打开referenceMapInformation提示框（图2-7）；→OK
→此时，整个屏幕将自动变化为如图2-8所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。
图2-7referenceMapInformation提示框
图2-8控制点采点
第四步：
采集地面控制点（GroundControlPoint）
GCP的具体采集过程：
在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和繁重的工作，具体过程如下：
1）GCP工具对话框中，点击SelectGCP图表，进入GCP选择状态；
2）在GCP数据表中，将输入GCP的颜色设置为比较明显的黄色。
3）在Viewer1中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，作为输入GCP。
4）在GCP工具对话框中，点击CreateGCP图标，并在Viewer3中点击左键定点，GCP数据表将记录一个输入GCP
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