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1、遥感图像预处理实习姓 名徐丹学 号120154088成 绩日 期2014.4.28实习内容：遥感图像的裁剪、镶嵌与几何校正1、在实际的工作中，为何经常需要对影像进行裁剪与镶嵌操作？在ENVI软件平台如何实现影像的裁剪与镶嵌，以一示例详细叙述裁剪与镶嵌的具体操作步骤。由于遥感卫星是在一个预先设计的轨道上运行，星载传感器沿着轨道在地面上的轨迹按一定宽度垂直于运行方向进行扫描，在实际工作中有时需要分析的地区并不完全处在同一幅图像内，这时候需要把多景相邻遥感图像拼接成一个大范围无缝的图像，即图像镶嵌，而图像剪裁的目的则是将研究之外的区域去除。一、图像裁剪： （1）规则分幅裁剪 a) 在主菜单中，选择F
2、ile Open Image File，打开裁剪图像bhtmref.img。b) 在主菜单中，选择FileSave File asENVI Standard，弹出New File Builder对话框。 c) 在New File Builder对话框中，单击Import File按钮，弹出Create New File Input File对话框。 d) 在Create New File Input File对话框中，选中Select Input File列表中的裁剪图像，单击Spatial Subset按钮。e) 在Select Spatial Subset对话框中，单击Image按钮，弹出
3、Subset By Image对话框。 f) 在Subset By Image对话框中，可以通过输入行列数确定剪裁尺寸并按住鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定剪裁区域，或直接用鼠标左键按红色边框拖动来确定剪裁尺寸以及位置，单击OK按钮。g) 在Select Spatial Subset对话框中可以看到剪裁区域信息，单击OK按钮。 h) 在Create New File Input File对话框中，可以通过Spectral Subset按钮选择输出波段子集，单击OK按钮。 i) 选择输出路径及文件名或者选择Memory直接在窗口上显示，单击OK按钮，完成规则分幅裁剪过程。（2）不规则分幅裁剪手
4、动绘制感兴趣区 a） 打开图像bhtmref.img并显示在Display中。b） 在Image窗口中选择OverlayRegion of Interest，在ROI Tool对话框中，单击 ROI_TypePolygon。c） 绘制窗口Window，选择Image，绘制一个多边形，右键两次结束。d） 选择主菜单Basic ToolsSubset data via ROIs，或者选择ROI ToolFileSubset data via ROIs，选择裁剪图像。e） 在Spatial Subset via ROI parameters中，设置参数如下图。选择输出路径及文件名，或者直接保存在窗口
5、中Memory，单击OK按钮剪裁图像。f） 在New Display中显示出裁剪图像。二、图像镶嵌（这里举例有地理参考的图像镶嵌）：（1） 启动图像镶嵌工具 在ENVI主菜单中，选择MapMosaickingGeoreferenced，打开Map Basic Mosaic对话框。（2） 加载镶嵌图像 a） 在Mosaic对话框中，选择ImportImport Files，选择mosaic1.img和 mosaic2.img镶嵌文件导入。 b） 导入的镶嵌文件显示在图像窗口以及文件列表。c） 在文件列表中选择需要调整顺序的文件，单击右键选择快捷菜单Raise(Lower) Image to To
6、p(Bottom)或Raise(Lower) Image one Position。 （3） 图像重叠设置 a） 选择文件列表中一个文件，单击右键选择Edit Entry。 b） 在Edit Entry对话框中，按照下图设置参数。（4） 切割线设置 a） 在Mosaic对话框中，选择FileSave Template或者Apply直接应用到窗口中。 b） 将模板文件显示在Display中。 c） 在Display中，选择OverlayAnnotation，在重叠区绘制一条折线当作切割线，在AnnotationObjectPolyline，右击结束。d） 绘制一个Symboy放在切割线一旁，表示
7、这部分将被剪裁，选择FileSave Annotation保存分割线。 e） 回到Mosaic对话框中，在文件列表最下面文件单击右键选择Edit Entry。f） 在Entry参数对话框中，单击Select Cutline Annotation File按钮，选择前面生成的注记文件。 （5） 颜色平衡设置 a） 首先确定一个图像当作基准，在文件列表中选择这个图像，单击右键，选择Edit Entry，打开Entry对话框。 b） 将Mosaic Display设置为RGB，并选择波段合称RGB图像显示。 c） 选择Color Balancing参数：Fixed，作为基准图像。 d） 同样的方法设
8、置其他图像文件，Color Balancing参数为Adjust。（6） 输出结果 在Mosaic对话框中，选择FileApply，在Mosaic Parameters对话框中，设置输出像元大小、重采样方式、文件路径及文件名、背景值。2、何为影像掩膜(mask)？有何作用？在ENVI中如何建立并使用掩膜？请写出具体步骤。掩膜是由0和1组成的一个二进制图像。当在某一功能中应用掩膜时，1值区域被处理，被屏蔽的0值区域不被包括在计算中。通过制定的数值，包括忽略的数据值、数据值范围、有限或无线、感兴趣区、ENVI矢量文件盒注释文件来定义图像掩膜，也可以应用上述选项的任意组合作为输入来建立掩膜。 建立掩
9、膜： a） 菜单FileOpen Vector File，打开剪裁图像所在区域shp文件，导入Memory。 b） 菜单FileOpen Image File，打开裁剪图像，在Display中显示。c） 主菜单Basic ToolMaskingBuild Mask。 d） 在Mask Definition对话框中，单击OptionsImport EVFs，选择步骤a)导入的shp文件选择输出路径,完成掩膜的生成。3、在ENVI中如何生成感兴趣区（ROI）？ROI的有何用途？并简要叙述利用矢量数据对影像做多边形裁剪的具体过程。(1)生成感兴趣区: a） 打开一个图像，在Image窗口中选择Ove
10、rlayRegion of Interest,选择ROI_TypePolygon。 b） 绘制窗口选择Image，绘制一个或多个多边形，双击右键结束。 c） 主菜单Basic ToolsSubset data via ROIs，或者ROI ToolFileSubset data via ROIs，选择剪裁图像。 (2)ROI用途: 感兴趣区是图像的一部分，它通过在图像上选择或使用诸如设定阈值或者从其他文件转换获得等方法生成。感兴趣区可以使点、线、面不规则的形状，通常用来作为图像分类的样本、掩膜、裁剪区域及其它操作。 (3)利用矢量数据对影像做多边形裁剪: a） 主菜单FileOpen Vect
11、or File，打开裁剪图像所在区域的shp矢量文件，投影参数不变，导入Memory。 b） 在Available Vector List对话框中，选择FileExport Layer to ROI，在弹出的对话框中 选择裁剪图像，点OK。 c） 在Export EVF Layer to ROI选择对话框中，选择将所有的矢量元素转成一个ROI，单击 OK。 d） 主菜单Basic ToolsSubset data via ROIs，选择剪裁图像。 e） 在Subset via ROI Parameters 中，设置以下参数： i. 在ROI列表中，选择绘制的ROI ；ii. 在“Mask pi
12、xels outside of ROIs”项中选择Yes ；iii. 裁剪背景值：0。f） 选择输出路径及文件名，点击OK按钮，裁剪。4、对两幅影像进行镶嵌时，在什么情况下需要利用注记工具绘制切割线(Cutline)和符号（Symbol）？可否省去此操作？并简要说下切割线和符号的作用。幅图像重叠部分较多而且色彩差异较大时，需要绘制切割线并根据切割线进行羽化，实现无缝拼接。该过程可根据具体情况而定，若两幅影像重叠部分相差不大也可省略此操作。切割线作用：在镶嵌过程中，在相邻的两图重叠区，按一定规则选择一条线作为两个图的接边线，这样能改变接边处差异太大问题。符号作用：用来标示切割线部分，Symbol
13、放在切割线一旁标示这部分将被裁剪。五、写出ENVI改变遥感影像分辨率（重采样）的方法与步骤。1主菜单Basic Tools Resize Data（Spatial/Spectral），弹出Resize Data Input File对话框。（2）选中需要重采样的图像,单击OK按钮，弹出Resize Data Parameters对话框（3）在Resize Data Parameters对话框中，自上而下依次设置影像的分辨率，重采样模型，设置保存的路径和名称，单击OK按钮。5、简述地图投影、地图坐标系、大地水准面和大地基准面，并理解其含义。地图投影：地图投影是利用一定数学方法则把地球表面的经、纬
14、线转换到平面上的理论和方法，是将地球球面坐标转化为平面坐标的过程。投影所需要的必要条件是：任何一种投影都必须基于一个椭球（地球椭球体）、将球面坐标转换为平面坐标的过程（投影算法）。地图坐标系：分为地理坐标系和投影坐标系。地理坐标系是地球上任意一点通常用经度和纬度来决定，经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，是为了确定地物在地球上位置的坐标系；投影坐标系是投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置，这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。大地水准面：指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面。大地
15、水准面包围的球体称为大地球体。从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔。大地基准面：设计用为最密合部份或全部大地水准面的数学模式。它由椭球体本身及椭球体和地表上一点视为原点间之关系来定义，用于尽可能与大地水准面密合的一个椭球曲面，是人为确定的。椭球面和地球肯定不是完全贴合的，因而，即使用同一个椭球面，不同的地区由于关心的位置不同，需要最大限度的贴合自己的那一部分，因而大地基准面就会不同。6、简述墨卡托(Mercator)投影，高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影坐标系，横轴墨卡托投影（Transverse Mercator，TM），通用横轴墨卡托投影（Universal Tran
16、sverse Mercator，UTM），这些投影在ENVI软件平台中如何定义？（1） 墨卡托(Mercator)投影：墨卡托(Mercator)投影，是一种等角正切圆柱投影”，假设地球被围在一中空的圆柱里，其标准纬线与圆柱相切接触，然后再假想地球中心有一盏灯，把球面上的图形投影到圆柱体上，再把圆柱体展开，这就是一幅选定标准纬线上的“墨卡托投影”绘制出的地图。墨卡托投影没有角度变形，由每一点向各方向的长度比相等，它的经纬线都是平行直线，且相交成直角，经线间隔相等，纬线间隔从标准纬线向两极逐渐增大。墨卡托投影的地图上长度和面积变形明显，但标准纬线无变形，从标准纬线向两极变形逐渐增大，但因为它具有
17、各个方向均等扩大的特性，保持了方向和相互位置关系的正确。具体操作：类似如下（3）“横轴墨卡托投影（Transverse Mercator，TM）”示例详细步骤。（2） 高斯-克吕格(Gauss-Kruger)投影：简称“高斯投影”，又名等角横切椭圆柱投影”，是地球椭球面和平面间正形投影的一种。该投影按照投影带中央子午线投影为直线且长度不变和赤道投影为直线的条件，确定函数的形式，从而得到高斯一克吕格投影公式。投影后，除中央子午线和赤道为直线外，其他子午线均为对称于中央子午线的曲线。设想用一个椭圆柱横切于椭球面上投影带的中央子午线，按上述投影条件，将中央子午线两侧一定经差范围内的椭球面正形投影于椭
18、圆柱面。将椭圆柱面沿过南北极的母线剪开展平，即为高斯投影平面。取中央子午线与赤道交点的投影为原点，中央子午线的投影为纵坐标x轴，赤道的投影为横坐标y轴，构成高斯克吕格平面直角坐标系。高斯-克吕格投影在长度和面积上变形很小，中央经线无变形，自中央经线向投影带边缘，变形逐渐增加，变形最大之处在投影带内赤道的两端。由于其投影精度高，变形小，而且计算简便（各投影带坐标一致，只要算出一个带的数据，其他各带都能应用），因此在大比例尺地形图中应用，可以满足军事上各种需要，能在图上进行精确的量测计算。具体操作：类似如下（3）“横轴墨卡托投影（Transverse Mercator，TM）”示例详细步骤。（3）
19、 横轴墨卡托投影（Transverse Mercator，TM）：ENVI中坐标定义文件存放在HOMEITTIDL70productsenvi45map_proj 文件夹下，三个文件记录了坐标信息：ellipse.txt 椭球体参数文件datum.txt 基准面参数文件map_proj.txt 坐标系参数文件在ENVI中自定义坐标系分三步：定义椭球体、基准面和定义坐标参数：第一步、添加椭球体： 语法为 ,。这里将“Krasovsky，6378245.0，6356863.0”和“IAG-75，6378140.0，6356755.3”加入ellipse.txt末端。（ellipse.txt文件中已
20、经有了克拉索夫斯基椭球，由于翻译原因，这里的英文名称是Krassovsky，为了让其他软件平台识别，这里新建一个Krasovsky椭球体。） 第二步、添加基准面： 语法为,。这里将“D_Beijing_1954, Krasovsky, -12, -113, -41”和“D_Xian_1980,IAG-75,0,0,0”加入datum.txt 末端。第三步、定义坐标： 在ENVI任何用到投影坐标的功能模块中都可以新建坐标系，这里我们选择Map-Customize Map Projection，添加一个20度带（6度）的坐标，添加的参数如图所示。第四步、保存坐标：选择ProjectionAdd N
21、ew Projection, 将投影添加到 ENVI 所用的投影列表中。再选择 FileSave Projections，存储新的或更改过的投影信息。这样一个新的投影坐标就新建完成。（4） 通用横轴墨卡托投影（Universal Transverse Mercator，UTM）：UTM投影是等角横轴割圆柱投影，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，该投影将地球划分为60个投影带，每带经差为6度，已被许多国家作为地形图的数学基础。UTM投影与高斯投影的主要区别在南北格网线的比例系数上，高斯-克吕格投影的中央经线投影后保持长度不变，即比例系数为1，而UTM投影的比例系数为0.9996。UT
22、M投影沿每一条南北格网线比例系数为常数，在东西方向则为变数，中心格网线的比例系数为0.9996，在南北纵行最宽部分的边缘上距离中心点大约 363公里，比例系数为 1.00158。具体操作：类似如上（3）“横轴墨卡托投影（Transverse Mercator，TM）”示例详细步骤。7、根据收集的2011年和2002年上海地区遥感影像、以及上海市2006年行政边界数据，采用与我国国家基本比例尺地形图系列一致的地图投影系统，制作2011年和2002年上海市遥感影像图，写出具体过程和步骤。 （如下以2011上海市遥感影像图为例）第一步、添加椭球体：记事本中打开ellipse.txt，将“Krasov
23、sky , 6378245.0, 6356863.0”和“IAG-75,6378140.0， 6356755.3”加入ellipse.txt末端。第二步、添加基准面：记事本中打开datum.txt,将“D_BEIJING_1954,Krasovsky,-12,-113,-41”,和“D_Xian_1980,IAG-75,0,0,0”加入datum.txt末端。第三步、定义坐标：主菜单MapCustomize Map Projection。选择ProjectionAdd New Projection，然后选择FileSave Projection ,存储新的投影信息。第四步、投影转换：选择主菜单
24、MapConvert Map Projection。在Convert Map Projection Parameters对话框中，选择Change Proj按钮，弹出Projection Selection对话框，选择beijing-54 3Degree 117E。投影转换前后的变化如图所示：第五步、将两幅2011的上海地区遥感影像做镶嵌：a） 主菜单-FileOpen External FileLandsatFast,分别打开2011年两张图像数据中的header.dat。b） ENVI主菜单中，选择MapMosaickingGeoreferenced，打开Map Basic Mosaic对
25、话框。c） 在Mosaic对话框中，选择ImportImport Files，选择mosaic1.img和 mosaic2.img镶嵌文件导入。 d） 导入的镶嵌文件显示在图像窗口以及文件列表。e） 在文件列表中选择需要调整顺序的文件，单击右键选择快捷菜单Raise(Lower) Image to Top(Bottom)或Raise(Lower) Image one Position。 f） 图像重叠设置：择文件列表中一个文件，单击右键选择Edit Entry。 g） 在Edit Entry对话框中，按照下图设置参数。第六步、用同样方法及步骤转换镶嵌后2011年上海地区遥感影像投影坐标：第七步、利用上海市2006年行政边界数据对图像做掩膜，再进行坐标投影转换：29辅导工具a