整理12遥感动态监测.docx

1、整理12遥感动态监测第12章 遥感动态监测本章主要介绍以下内容：（1）遥感动态监测技术（2）图像直接比较法工具（3）分类后比较法工具（4）林冠状态遥感状态监测实例（5）农业用地变化监测实例12.1 遥感动态监测技术遥感动态监测过程一般可分为三个步骤，1. 数据预处理（1） 在进行变化信息检测前，需要考虑以下因素对不同时相图像产生的差异信息。 传感器类型的差异： 采集日期和时间的差异： 图像像元单位的差异： 像素分辨率的差异： 大气条件的差异： 图像配准的精度：2. 变化信息检测根据处理过程可分为以下三类：（1） 图像直接比较法（2） 分类后比较法（3） 直接分类法3. 变化信息提取变化信息提取

2、可以归纳为从图像上提取信息，有以下方法供选择： 手工数字化法 图像自动分类 监督分类 非监督分类 基于专家知识的决策树分类 面向对象的特征提取法 图像分割12.2 图像直接比较法工具ENVI中的图像直接比较法工具包括Compute Different Map工具和Image Difference工具。12.2.1 Compute Different Map工具Compute Different Map工具对两个时相的图像作波段相减或者相除，设定的阈值对相减或相除的结果进行分类。这个工具的详细操作过程如下：在ENVI主菜单中，选择Basic ToolsChange Detection-Compu

3、te Difference Map。在Select the Initial State Image文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在Select the Final State Image文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面相同的波段，单击OK按钮，打开Compute Difference Map Input Parameters对话框。图12.1 Compute Difference Map Input Parameters对话框12.2.2 Image Different工具Image Different工具可以检测两个时相图像中增加和减少两种变化

4、信息，适合获取地表绝对变化信息。它集成在ENVI EX视图下，采用流程化操作方式。首先通过以下方式启动ENVI Zoom视图。第一步 启动Image Difference(1) 在ENVI Zoom中，选择FileOpen打开july_00_quac.img和july_06_quac.img图像。(2) 在工具栏中，单击按钮，利用Portal功能浏览这两个图像相同区域地表变化情况。(3) 在Toolbox列表中，双击Image Difference 选项，打开File Selection 对话框，分别为Time 1 File选择july_00_quac.img和Time 2 File选择jul

5、y_06_quac.img。单击Next按钮，打开Image Difference对话框。图12.2 Image Difference对话框第二步 变化信息检测在Image Difference 对话框中，设置变化信息检测方法。提供两种方法：（1） 波段差值（2） 特征指数差图12.3 设置变化信息检测图12.4 第三步 变化信息提取可以从变化信息检测结果中提取三种变化信息图12.5第四步 输出变化信息图12.6 输出变化信息12. 3 分类后比较法工具12. 3.1 Change Detectio Statistics工具（1） ENVI主菜单中，选择Basic ToolsChange De

6、tectionChange Detection Statistics。（2） 在Select the Initial State Image文件选择对话框中，从前一时相图像中选择一个波段，单击OK按钮；在Select the Final State Image文件选择对话框中，从后一时相图像中选择一个与前面相同的波段，单击OK按钮，打开Define Equivalent Classes对话框。图12.7 Define Equivalent Classes对话框（3） 在Define Equivalent Classes对话框，如果两个分类名称一致，系统自动将Initial State Clas

7、s和Final State Class对应；否则，手动选择。（4） 在左边列表中选择一个分类类别，在右边选择对应分类名称，单击Add Pair 按钮。（5） 重复（4）步骤，直至所有需要分析的分类类别一一对应。单击OK按钮，打开Change Detection Statistics Output对话框。（6） 选择生成图像表示单位。（7） 单击OK按钮，执行计算。图12.8 Change Detection Statistics Output对话框12. 3.2 Thematic Change工具(1)在ENVI EX中，选择FileOpen打开两个分类图像。（2）在Toolbox列表中，双击

8、Thematic Change选项，打开File Selection对话框，分别为Time 1 Classification Image File选择前一时间的分类图像和Time 2 Classification Image File选择后一时间的分类图像。单击 Next按钮，打开Thematic Change对话框。图12.9 Thematic Change对话框（3） 在Thematic Change 对话框中，如果两个分类图像中分类数目和分类名称都一样，Only Include Areas that Have Change选项可选，当选择这个选项时，未发生变化的分类全班归为并命名为“no

9、 Change”。单击Next按钮，进入ClearUp对话框。（4） Clearup对话框的作用是移除椒盐噪声和去除小面积斑块。（5） 单击Next按钮，打开Export对话框。单击Finish按钮，输出结果。12. 4 林冠状态遥感动态监测实例林冠是森林与大气相互作用的关键界面，林冠状态主要包括林隙、绿叶生物量、林木树叶量等方面的内容，它反映了森林的健康状况。林冠状态变化包括了自然因子引起的如病虫害、林火、干旱等引起的较大面积的林冠变化、由大风等灾害引起的林隙变化以及树冠和林冠的正常变化等内容。主要技术路线：对不同实相的同一种植被指数作差值运算得到植被指数差，这些植被指数差能反映两个时间段森

10、林林冠变化状况；确定一定的阈值范围，阈值范围反映监测区森林健康状态情况，即林冠状态的变化，从而提取虫害受灾区域。技术流程如图所示。ENVI提供SPEAR流程化图像处理工具，它将现有的一些图像处理功能集成在一个界面下，采用流程化的向导式操作方式，包含16个流程化图像处理模块： 异常检测 变化检测 Google Earth连接工具 图像对地图（Image-map）几何校正 独立主成分分析 道路信息提取 水体信息提取 元数据浏览 基于地形正射校正 Pan Sharpening图像融合 水相对深度分析 波谱相似地物提取 图像分类工具 植被覆盖分析 图像垂直条纹去除 船只提取12.4.1 林区提取这一步

11、是通过植被指数阈值分割的方法将林区从图上提取出来，生成感兴趣区并应用于后面的步骤，提高检测精度和减少计算量。（1）在ENVI主菜单中，选择TransformNDVI，在文件选择对话框中选择oct_07_2002.img文件，单击OK按钮。（2）在NDVI Calculation Parameters对话框中，在Input File Type选项中选择Landsat TM,选择输出路径及文件名QB_NDVI.img，单击OK按钮，执行NDVI计算。（3）在ENVI主菜单中，选择Basic ToolsRegion of InterestBand Threshold to ROI，在文件对话框中选择

12、QB_NDVI.img，单击OK按钮，在打开的对话框中设置参数：Min Thresh Value:0.3Max Thresh Value:1单击OK按钮，执行操作。（4）在Display中显示oct_07_2002.img，选择ToolsRegion of Interest，可以看到森林的感兴趣区。在ROI Tools对话框中，选择FileSubset Data via ROIs,选择Oct_07_2002.img，用ROI将图像中的森林裁剪输出（oct_07_2002_subset.img）。（5）用同样的方法将aug_25_2007.img中的森林裁剪输出（aug_25_2007_subs

13、et.img）12.4.2 林冠变化检测数据预处理和林冠变化检测在SPEAR工具中完成，操作过程如下：（1） 在ENVI主菜单中，选择SpectralSPEAR ToolsChange Detection,打开Change Detection 对话框进行以下操作：（2） 在Co-registratio Parameters对话框中，完成两幅图像精确配准。进行以下操作：（3） 在Review Tie Points对话框中，设置Maximum allowed RMS pei GCP为1，单击Apply按钮。其他按照默认，单击Next按钮，进入Check Co-Registration对话框。（4）

14、 单击按钮，对配准的两幅图像进行目视对比。单击Next按钮，进入Change Detection Methods对话框。（5） 在Change Detection Methods对话框中，提供四大类变化监测方法：（6） （7） （4）环境保护验收。在Examine Results对话框中，提供以下浏览变化检测结果的工具。（8） 单击Next按钮进入最后一步。（9） 单击Finish按钮完成此流程的操作。（1）报送审批综合性规划草案和专项规划中的指导性规划草案时，将环境影响篇章或者说明一并报送。12.4.3 提取森林健康变化信息（3）对环境影响很小、不需要进行环境影响评价的建设项目，填报环境影响

15、登记表。此步骤是从第二个步骤中得到的NDVI差值结果中提取森林健康变化信息，采用阈值分割的方法。阈值法是一种简单有效的图像分割方法，它将图像的灰度级分为几个部分，选用若干个阈值来确定图像的区域。阈值分割一步分为两个步骤：首先，确定图像的分割阈值；然后，分割图像。（3）生产、储存烟花爆竹的建设项目；一般利用图像的直方图寻找分割阈值。若图像由多个特征区域构成，则其直方图呈现多峰现象，每个峰值对应一个区域，以谷值点位或凸值点位阈值划分相邻峰值。本例提取的是森林受灾区，将受灾区分为严重区和一般区。（1） （2） 6.建设项目环境影响评价文件的其他要求在Display窗口中显示Diff波段，即NDVI（

16、3） 在主图像窗口中，选择EnhanceInteractive Stretching，打开显示图像的直方图，滑动其中的一条垂直虚线靠近0值去，从左下角获取一个阈值；继续移动虚线滑到左边凸值点位，从左下角获取第二个阈值（4） 在主图像窗口中，选择OverlayDensity Slice（5） 在Density Slice对话框中，进行以下操作（6） （7） （2）区域、流域、海域的建设、开发利用规划。 环境影响篇章或说明为了得到更好的结果，用分类后处理工具优化监测结果。2.间接市场评估法12.5 农业用地变化监测实例整个过程包括Landsat TM农业用地分类和农业用地变化信息提取两部分。详细操

17、作过程如下所述。第一步 Landsat TM农业用地分类（1） 启动ENVI EX,选择FileOpen,同时打开ag_08_quac.img和ag_09_quac.img。ENVI EX自动以TM321波段组合显示。（2） （3） 2.量化环境影响后果利用工具栏中的缩放按钮浏览打开的数据，单击按钮“透视”两个时相的图像，大致了解两个时期的土地利用情况。（4） （5） （3）介绍评价对象的选址、总图布置、水文情况、地质条件、工业园区规划、生产规模、工艺流程、功能分布、主要设施、设备、装置、主要原材料、产品（中间产品）、经济技术指标、公用工程及辅助设施、人流、物流等概况。在ENVI EX中，选择

18、FileNewVector Layer，在Creat New Vector Layer对话框中，设置Layer Name为Mask,单击OK按钮。（6） 在工具栏中，选择，在图像上沿着农业用地的边缘绘制矢量作为掩膜文件。绘制好后单击右键选择Accept。（7） （8） （3）机会成本法在ENVI EX中，选择FileSave As，将绘制的Mask文件保存为外部Shapefile文件。（9） 在ENVI EX中的Toolbox中，双击Classification流程化工具。（10） 在File Selection对话框中，选择ag_08_quac.img，单击Next按钮。（11） 在Clas

19、sificaiton Type对话框中，选择Use Training Data，单击Next按钮。（12） 在Define Training Data 对话框中，双击Class 1修改Class Name为green fields,在图上目视解译绘制有作物的农业用地。绘制一定数量的训练样本。（13） 新增一个分类类型。同样的方法绘制一定数量的训练样本，最终结果如图。（14） 在Algorithm中默认选择Maximum Likelihood，勾选Preview预览分类结果，单击Next按钮，执行分类。（15） 在Classification Cleanup对话框中，设置Smoothing可以去

20、除椒盐噪声，设置Aggregation可以将小斑块合并到大块中。按照默认单击Next按钮。（16） 在Save Results对话框中，选择Export Classification Image选项，选择分类图像输出路径和文件名ag_08_maxlike.img，单击finish按钮。（17） 完成2008年农业用地分类图。用同样的方法将ag_09_quac.img图像进行分类，得到分类结果ag_09_maxlike.img。第二步 农业用地变化信息提取（1） 在ENVI EX中的Toolbox中，双击Thematic Change流程化工具。在Thematic Change Detectio

21、n File选择对话框中，分别为Time1选择ag_08_maxlike.img和Time2选择ag_09_maxlike.img。（2） 选择Input Mask选项，在the Thematic Change Mask对话框中，选择mask.shp文件作为掩膜文件，单击next按钮。（3） 在Thematic Change对话框中，选择“Only Include Areas that Have Changed”，只获得变化的区域。选择Preview选项可以预览结果。单击Next按钮。（4） 在Cleanup-Refine Results对话框中，在Smoothing 和Aggregation中设置合适的值去除噪声和合并小斑块，单击next按钮。（5） 在Thematic Change Export对话框中，分别将结果以图像和矢量格式输出，单击Finish输出结果。（6） 在输出的变化矢量结果单击右键选择View Attributes，可以看到每个变化斑块的属性信息。