基于環(huán)境小衛(wèi)星的草原荒漠化監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、基于環(huán)境小衛(wèi)星的草原荒漠化監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名班 級(jí)學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師一 實(shí)驗(yàn)背景3二 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?三 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備3四 實(shí)驗(yàn)流程41 數(shù)據(jù)預(yù)處理4(1) 數(shù)據(jù)讀取.4（2） 工程區(qū)裁剪4（3） 圖像配準(zhǔn)5（4） 大氣校正7(5） 裁剪渾善達(dá)克區(qū)112 植被覆蓋度反演模型建立12（1） 計(jì)算歸一化植被指數(shù)12（2) 計(jì)算植被覆蓋度123 植被變化監(jiān)測(cè)13（1) 植被覆蓋度提取13(2） 植被變化檢測(cè)144。 后期處理14(1) 植被變化區(qū)域圖的背景值處理。14(2） 植被變化區(qū)域制圖15五 實(shí)驗(yàn)總結(jié)161 實(shí)驗(yàn)背景 渾善達(dá)克地區(qū)位于內(nèi)蒙古草原錫林郭勒高原中部，是亞洲草原荒漠化東部邊緣地區(qū)的重要組成部分。該

2、地區(qū)退化土地多為沙地，植被稀少，特別是春季地表回暖解凍，地表裸露，多細(xì)沙土，近年來(lái)頻頻發(fā)生在京津地區(qū)的沙塵暴與該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化相關(guān).據(jù)統(tǒng)計(jì),京津地區(qū)沙塵暴70的沙源來(lái)自于這個(gè)區(qū)域。 2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦铆h(huán)境小衛(wèi)星CCD圖像，對(duì)該區(qū)域植被覆蓋度的定量反演，植被覆蓋的變化檢測(cè),可以實(shí)現(xiàn)草原植被的高頻率、大范圍、高實(shí)時(shí)的變化監(jiān)測(cè).3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工具：ENVI5。0，環(huán)境小衛(wèi)星的讀取補(bǔ)丁.數(shù)據(jù):渾善達(dá)克地區(qū)環(huán)境小衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)，帶精確坐標(biāo)的2006年該地區(qū)土地利用分類(lèi)圖,環(huán)境小衛(wèi)星數(shù)據(jù)波譜響應(yīng)函數(shù)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，將環(huán)境小衛(wèi)星的讀取補(bǔ)丁安裝在ENVI安裝路徑下的：“ITTIDLIDL80productsenv

3、i48save_add".4 實(shí)驗(yàn)流程1. 數(shù)據(jù)預(yù)處理(1) . 數(shù)據(jù)讀取。選擇主菜單FileOpen External FileHJ1A/1B Tools，在彈出的窗口中,選擇CCD，點(diǎn)擊“Input Files”，選擇要加載的數(shù)據(jù)，點(diǎn)確定，點(diǎn)擊Apply。 圖1 加載數(shù)據(jù) 圖2 影像數(shù)據(jù)加載完成(2) 。工程區(qū)裁剪。 選擇主菜單Basic ToolsRegion of InterestROI Tools，在彈出的窗口中選擇File>Subset data via ROIs，在彈出的窗口中選擇要裁剪的數(shù)據(jù);. 單擊Spatial Subset按鈕，選擇Image,彈出Subs

4、et by image對(duì)話框.在該對(duì)話框中,按鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)圖像中的紅色矩形框確定裁剪區(qū)域，裁剪出包括渾善達(dá)克區(qū)域的部分圖,單擊OK；。 選擇裁剪影像的保存路徑及名稱(chēng)，單擊OK;.選擇主菜單File>Save File AsENVI Standard,將剛才裁剪好的影像保存為ENVI標(biāo)準(zhǔn)的格式。 圖3 影像裁剪(3) 圖像配準(zhǔn)。 加載已有坐標(biāo)的地圖“渾善達(dá)克2006年8月土地利用分類(lèi)圖",使其作為基準(zhǔn)圖，右擊該圖，選擇使其在新窗口顯示;。 選擇主菜單Map>RegistrationSelect GCPs:Image to Image，在彈出的窗口中,Base Image 選

5、擇土地利用分類(lèi)圖，Warp Image選擇影像地圖,單擊OK，彈出Ground Control Points Selection窗口；. 添加控制點(diǎn)。在zoom窗口中，點(diǎn)擊左下角的第三個(gè)按鈕，打開(kāi)擊Add Point，將其添加至控制點(diǎn)列表，這樣滿幅均勻選取一些點(diǎn),并查看其殘差，若殘差小于1個(gè)像素,點(diǎn)擊File>save Coefficient to ASCII，保存控制點(diǎn)。同樣，這一步也可以用以下操作代替：點(diǎn)擊File>restore GCPs from ASCII，導(dǎo)入控制點(diǎn)坐標(biāo)； 圖5 選擇配準(zhǔn)圖與基圖 圖4 添加控制點(diǎn)。在Ground Control Pionts Selec

6、tion窗口中,選擇OptionsWarp File（as image Map），選擇校正文件.在校正參數(shù)面板中，設(shè)置如圖6，選擇輸出路徑與文件名，單擊OK. 圖6 設(shè)置校正參數(shù)(4) . 大氣校正.制作波譜曲線。 1）選擇主菜單Window>Start New Plot Window,打開(kāi)ENVI Plot Window面板，在波普繪制窗口中，選擇導(dǎo)入“681_HJ1ACCD2。txt”文本文件,單擊OK；2)在彈出的Input ASCII File中，自動(dòng)將第一列作為X軸,后四列作為Y軸，波長(zhǎng)選擇Nanometers,單擊OK；3）在繪制窗口出現(xiàn)了四條不同顏色的曲線，選擇Edit&g

7、t;Data Parameters，編輯每條線的名字為b1,b2，b3，b4,便于區(qū)分； 圖7 波普曲線及編輯波普曲線名稱(chēng)4）選擇FileSave Plot AsSpectral Library，在Output Plots to Spectral Library 面板中,單擊Select All Items，單擊OK。5）在Output Spectral Library 面板中，輸出曲線相關(guān)參數(shù)設(shè)置如圖10，選擇保存曲線為波普庫(kù)文件：HJ_1A_CCD2光譜響應(yīng).sli 圖8 選擇要輸出的波譜曲線 圖9 設(shè)置參數(shù)。FLAASH大氣校正數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。選擇主菜單Basic ToolsConvert D

8、ata，選擇已經(jīng)過(guò)定標(biāo)和配準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，在Convert File Parameters中，轉(zhuǎn)換后的格式選擇“BIL”,單擊OK。設(shè)置參數(shù)進(jìn)行FLAASH大氣校正：1）主菜單SpectralFLAASH,打開(kāi)FLAASH大氣校正模塊；2）點(diǎn)擊Input Radince Image,選擇轉(zhuǎn)換過(guò)格式的數(shù)據(jù)，在Radiance Scale Factor 窗口中選擇 Use single scale facto for all bands,在single scale facto處填寫(xiě)10,點(diǎn)擊OK;3）設(shè)置輸出文件及路徑設(shè)置，氣模型設(shè)置，文件名路徑及參數(shù)設(shè)置如圖10; 圖10 FLASSH參數(shù)設(shè)置 4)單

9、擊Multispectral Setting 按鈕，在Filter Function File面板中導(dǎo)入之前做好的波普響應(yīng)曲線，單擊OK； 5）單擊高級(jí)設(shè)置，設(shè)置Tile Size為100MB,然后在大氣校正模塊中,單擊Apply; 6）大氣校正完成后，對(duì)比校正前后圖像中植被光譜曲線，得到校正前圖像,校正后圖像. 圖12 校正后 圖11 校正前(5) 。 裁剪渾善達(dá)克區(qū)在image窗口選擇OverlayVectors，在打開(kāi)的面板中添加hunshandake.evf 文件。 圖13 疊加矢量邊界。在Available Vectors list面板中選擇矢量文件，將其疊加在影像上；。在Avail

10、able Vectors list面板中，選擇FileExport Layers to ROI,在Select Data File to Associate with new ROI面板中，選擇FLAASH校正過(guò)后的影像，單擊OK.在Export Layers to ROI中,選擇Convert all records of an EVF layer to one ROI,單擊OK，將矢量轉(zhuǎn)化為一個(gè)ROI；。在圖像窗口中,選擇OverlayRegion of Interest，打開(kāi)ROI面板,選擇 File Subset Data via ROIs ,在該面板中選擇FLAASH校正過(guò)后的影像,

11、單擊OK。在Special Subset via ROI Parameters中選擇渾善達(dá)克地區(qū)的ROI,Mask Pixels outside of ROI 選擇YES，設(shè)置輸出路徑及文件名，單擊OK。 圖14 裁剪結(jié)果圖2. 植被覆蓋度反演模型建立(1) 。 計(jì)算歸一化植被指數(shù)。 選擇主菜單Transform NDVI,打開(kāi)NDVI模塊,選擇上一步裁剪得到的結(jié)果圖；。在彈出的參數(shù)設(shè)置窗體中進(jìn)行如下圖設(shè)置， 圖15 參數(shù)設(shè)置(2) . 計(jì)算植被覆蓋度.利用ENVI主菜單基本工具中的波段運(yùn)算工具,輸入公式：(b1 gt 0。7）1+（b1 lt 0。)0+（b1 ge 0 and b1 le

12、0。7）(（b10。0）/(0。7-0。0）. 圖16 Band Math。在彈出的新窗口中,選擇b1為NDVI圖像,設(shè)置輸出文件路徑,點(diǎn)擊OK. 圖17 植被覆蓋度結(jié)果圖3. 植被變化監(jiān)測(cè)(1）. 植被覆蓋度提取。2009年8月植被覆蓋區(qū)提取.利用ENVI主菜單中Basic Tool>Bandmath,輸入公式:（b1 le 0。3）0 +（b1 gt 0。3）1，設(shè)置b1為上一步的結(jié)果圖,設(shè)置輸出路徑點(diǎn)擊OK。2006年8月植被覆蓋區(qū)提取. 利用ENVI主菜單中Basic Tool>Bandmath，輸入公式：(b1 ge 1 and b1 le 3）1+(b1 lt 1）0+

13、（b1 gt 3)0,b1選擇“渾善達(dá)克2006年8月土地利用分類(lèi)圖。img”,設(shè)置輸出文件路徑，單擊OK。 圖19 2006年植被覆蓋區(qū) 圖18 2009年植被覆蓋區(qū)(2) .植被變化檢測(cè)利用ENVI主菜單中Basic ToolBandmath，輸入公式：b1b2b1：選擇2009_8_植被覆蓋度區(qū).imgb2: 2006_8_植被覆蓋度區(qū)。img選擇文件保存名“渾善達(dá)克植被覆蓋變化2006-2009.img”和路徑，單擊OK.得到渾善達(dá)克2006年到2009年植被覆蓋變化的區(qū)域圖像。圖20 2006年至2009年植被變化圖4. 后期處理(1) 。植被變化區(qū)域圖的背景值處理。 選擇主菜單 B

14、asic Tool>MaskingApply mask，選擇2006_2009_植被變化。img，單擊Select Mask Band，選擇掩膜圖像，單擊OK。 圖21 掩模在Apply Mask Parameters面板,設(shè)置掩膜值為5，設(shè)置輸出路徑與文件名,單擊OK。 圖22 設(shè)置掩模后的結(jié)果圖(2) 。 植被變化區(qū)域制圖。對(duì)上一步得到的結(jié)果圖像進(jìn)行密度切分.選擇Image菜單欄OverlayDensity Slice，在彈出的窗口中選擇上一步進(jìn)行掩模處理過(guò)的結(jié)果圖像,點(diǎn)擊OK；。 在新彈出的窗口中按照下圖進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置好后可點(diǎn)擊Apply查看結(jié)果; 圖23 密度切分。在Densty Slice，選擇FileOutput to Class Image，將分