根据环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告.docx
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根据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11校正前
图12校正后
(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182009年植被覆盖区
图192006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。