遥感概论实验授课教案黄勇奇更新.docx

1、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License Tools；2.把Crackimaginebinntx86下的文件复制到D:Program Fi

2、lesIMAGINE 8.7binntx86（主程序安装位置），覆盖原有文件；3.把Crackimaginelm下的文件复制到C:Program FilesLeica GeosystemsSharedBinNTx86（软件加密工具安装位置），覆盖原有文件；4.把Cracklicense.dat文件用记事本打开，更改第一行SERVER this_host ANY为：SERVER 计算机全名 ANY，并且复制到C:Program FilesLeica GeosystemsSharedBinNTx86；5.运行开始菜单程序Leica Geosystems GIS & MappingLicensing

3、 ToolsFLEXlm Tools；6.在面板中选Service/license files，并在其下选择Configuration using Services；7.在面板中选择Config services，分别在三个Browse前面填入：C:Program FilesLeica GeosystemsSharedBinNTx86Lmgrd.exeC:Program FilesLeica GeosystemsSharedBinNTx86license.datC:Program FilesLeica GeosystemsSharedBinNTx868.在start Server at Pow

4、er Up和Use Services前面打勾，点击Save Services保存；9.在面板中选择Start/Stop/Reread，点击Stop Server，等几秒再点击Start Server，再点击Reread License File，等待直到出现“Reread Server License File Completed”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ERDAS IMAGI

5、NE的图标面板包括菜单条：Session, Main, Tools, Utilities, Help 和工具条两部分。ERDAS IMAGINE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1.1 ERDASIMAGINE图标面板菜单条菜单命令菜单功能Session Menu: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Main Menu:主菜单启动ERDAS图标面板中包括的所有功能模块Tools Menu: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

6、制作Utility Menu: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Help Menu:帮助菜单启动关于图标面板的联机帮助，ERDAS IMAGINE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ERDAS IMAGINE 配置各种外围设备，如打印机、磁带机Session Log查看ERDAS IMAGINE提示、命令及运行过程中的实时记录Active Process List查看与取消ERDAS IMAGINE系统当前正在运行的处理操作Commands启动

7、命令工具，进入命令菜单状态，通过命令执行处理操作Enter Log Message向系统综合日志（Session Log）输入文本信息Start Batch Commands启动或退出批处理工具，打工批处理向导，记录批处理命令Open Batch File打开批处理命令文件View Batch Queue打开批处理进程对话框，查看、编辑、删除批处理队列View Batch Queue确定图标面板（Icon Panel）的水平或垂直显示状态Tile Viewers平铺排列两个以上已经打开的视窗（Viewer）Close All Viewers关闭当前打开的所有视窗（Viewer）Main进入主菜

8、单（Main Menu）,启动图标面板中包括的所有模块Tools进入工具菜单（Tools Menu），显示和编辑文本及图像文件Utilities进入实用菜单（Utility Menu），执行ERDAS的常用功能Help打开ERDAS IMAGINE联机帮助（On-line Help）文档Properties打开IMAGINE系统特性对话框，查看和配置序列号与模块Exit IMAGINE退出ERDAS IMAGINE软件环境表1.3 主菜单命令及其功能命令功能IMAGINE Credits查阅ERDAS信用卡 （Credits）Start IMAGINE Viewer启动ERDAS IMAGIN

9、E视窗 (Viewer)Import/Export启动ERDAS IMAGINE数据输入输出模块 (Import)Data Preparation启动ERDAS IMAGINE数据预处理模块 (Dataprep)Map Composer启动ERDAS IMAGINE专题制图模块 (Composer)Image Interpreter启动ERDAS IMAGINE图像解译模块 (Interpreter)Image Catalog启动ERDAS IMAGINE图像库管理模块 (Catalog)Image Classification启动ERDAS IMAGINE图像分类模块 (Classifier

10、)Spatial Modeler启动ERDAS IMAGINE空间建模工具 (Modeler)Vector启动ERDAS IMAGINE矢量功能模块 (Vector)Radar启动ERDAS IMAGINE雷达图像处理模块 (Radar)Virtual GIS启动ERDAS IMAGINE虚拟GIS模块 (Virtual GIS)表1.4 工具菜单命令及其功能命令功能Edit Text Files编辑ASCII码文本文件Edit Raster Attributes编辑栅格文件属性数据View Binary Data查看二进制文件的内容View HFA File Structure查看ERDAS

11、 IMAGINE层次文件结构Annotation Information查看注记文件信息，包括元素数量与投影参数Image Information获取ERDAS IMAGINE栅格图像文件的所有信息Vector Information获取ERDAS IMAGINE矢量图形文件的所有信息Image Commands Tool打开图像命令对话框，进入ERDAS命令操作环境Coordinate Calculator将坐标系统从一种椭球体或参数转变为另外一种Create/Display Movie Sequences产生和显示一系列图像画面形成的动画Create/Display Viewer Sequ

12、ences产生和显示一系列视窗画面组成的动画Image Drape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JPEG Compress Image应用JPEG压缩技术对栅格图像进行压缩，以便保存Decompress JPEG Image将应用JPEG压缩技术所生成的栅格图像进行解压缩Convert Pixels to ASCII将栅格图像文件数据转换成ASCII码文件Convert ASCII to Pixels以ASCII码文件为基础产生栅格图像文件Convert Images to Annotation将栅格图像文件转换成IMAGINE的多边形注记数据Conv

13、ert Annotation to Raster将IMAGINE的多边形注记数据转换成栅格图像文件Create/Update Image Chips产生或更新栅格图像分块尺寸，以便于显示管理Create Font Tables以特定的字体生成一幅专题地图Compare Images打开图像比较对话框，比较两幅图像之间的某种属性Reconfigure Raster Formats重新配置系统中的栅格图像数据格式Reconfigure Vector Formats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Help for ICON Panel显示ERDAS IMAGIN

14、E图标面板的联机帮助IMAGINE Online Documentation进入联机帮助目录，查看IMAGINE联机文档IMAGINE Version查看正在运行的ERDAS IMAGINE软件版本IMAGINE DLL Information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ERDAS IMANGINE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ERDAS IMAGINE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

15、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ERDAS IMAGINE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】

16、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(MultiSpectral Scanner)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

17、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

18、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

19、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(Thematic Mapper，TM)获取的遥感图像。从Landsat4起，陆地卫

20、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(Nominal spectral location)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T

21、M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（Landsat7），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10.450.52m 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

22、 20.520.60m 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30.630.69m 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40.760.90m 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51.551.75m 短波红外30m探测植物含水量和土壤湿度，区别雪和云 610.412.5m 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72.082.35m 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

23、）0.520.90 m 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

24、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

25、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。

26、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

27、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）。ERDAS IMAGINE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/Low Pass/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：MainImage InterpreterSpatial enhancementconvolutionconvolution对话框。图3-1 C

28、onvolution对话框几个重要参数的设置：边缘处理方法：（Handle Edges by）：Reflection卷积归一化处理：Normalize the Kernel2、直方图均衡化（Histogram Equalization）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（Principal Compone

29、nt Analysis）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。ERDAS IMAGE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 Image Interporeter Spectral Enhancement Principial Comp Pincipal Components对话框。（图3-3）图3-3 Principal Component对话框4、色彩变换（RGB to IHS） 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

30、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3-4 RGB to HIS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 分类模板编辑器第三步：获取