根据环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告

1、基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告实验背景 实验目的 实验准备四 实验流程1 数据预处理(1)数据读取。(2)工程区裁剪(3)图像配准(4)大气校正(5)裁剪浑善达克区1.1.2 植被覆盖度反演模型建立1.2.(1) 计算归一化植被指数.1.2.(2) 计算植被覆盖度1.2.3 植被变化监测1.3.(1) 植被覆盖度提取1.3.(2) 植被变化检测1.4.4. 后期处理.1.4.(1) 植被变化区域图的背景值处理。1.41.5.16(2) 植被变化区域制图五 实验总结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

2、， 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。二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。三实验准备工具： 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：“ ITTIDLIDL80pr

3、oductsenvi48save_add ”。四实验流程1. 数据预处理数据(1).数据读取。选择主菜单 File>Open External File>HJ-1A/1B Tools,在弹出的窗口中，选择CCD，点击“Input Files ”，选择要加载的数据,点确定，点击Apply。9 " Kiiand J.GzBand 2.H:Bahd 1):riJT.-.- 口*1巴 O.t-z-.- LmBnc-= 亠匚口1, JiHr 二 D“Fi电 H时piKiz toolkit is zpeci fically desi 更ei to worl with U-IA aik

4、l MJ-IB Ltvei 2 HD?5 or GmTJTF filesIlbT11L #uLuL i ft EH7I kL«ih<j d £vj<ii<t LilvRtional prQGssine hcic* varv *v ictput ForeatTypt=. CtclCCD QlKSInput FilisTwc-L yi WnoUar i vsVDii cam trit cE HT/1D at i也一亘于玉OuLpuL ratlLC： Users；Vweiyi 5DCTinentEEiJVTExerci seTeipVriCtlilrationr

5、l View MetaDati Tool 巨I圧biftgKprlsf Cancel 11>1： <cr<i(HQl.O156. - r图2影像数据加载完成(2).工程区裁剪C& *1 £口QE.” -.选择主菜单 Basic Tools>Region of Interest>ROI Tools,在弹出的窗口中选择File>Subset data via ROIs, 在弹出的窗口中选择要裁剪的数据;.单击 Spatial Subset 按钮，选择 Image，弹出 Subset by image对话框。在该对话框中，按鼠标左键拖动图像中的红

6、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0K ；.选择裁剪影像的保存路径及名称，单击 0K ；，将刚才裁剪好的选择主菜单 File>Save File As>ENVI Standard影像保存为ENVI标准的格式。匚=1*3益圧 =1Suhvl bysbR«iie DdU InpUT File鬲xlu zt Hpin FlI-: I点mdtiflnH" r“iii«aEYErjrt"2i' sdflcc spatial SubsTi L却I-74 吋 rtilt HJ ft-cnC-£-rtCpa I -：

7、£DI»D I *Cini iwar K 140阳仙3Th IMFjjELin*T7b J 403?Fnll g :(lyteaFiqhi-T Wi *hytx1鈕kcOE. UEinffn.jj hl* Il BDI/TVP ' I .-肿:血丄斗:S0-C3-Ji4d * HJ5 =*= i口R iti二.43 0 20L6影 像 裁 剪DK CuicFAV I 心U.匚i*(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;GCP s:Image to.选择主菜单 Map>Regis

8、tration>SelectImage,在弹出的窗口中，Base Image 选择土地利用分类图， Warp Image选择影像地图，单击 OK，弹出 Ground Control Points Selection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Add Point,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>save Coefficient toASCII,保存控制点。同样，这一步也可以用以下操作代替：点击File>restore GCPs from ASCII,导入控制点坐标;-i 41L

9、6 OD='41 5liuII 0 0243.-门a- _l ,I亠'氏G ：4. '- j > y -Atd Pdinl WufitEt of ?Eitctrd PsdnlE ID 弧w T,irt 邮 Xrr* n 3lin?4| PJitt MGround Cofiiniol P询nsSfl,” -二i'r* ( i-1 - Hl匕g PF;?左氐缶图4添加控制点.在 Ground Control Pionts SelectionWarp File(as image Ma p)，选择校正文件Select displays ccntaining ima

10、ges：Inug电5«I»4t«d lt«m：Display #2Sal4otad Itan' Display #10K1 Cui?«l图5选择配准图与基图窗口中，选择 Options>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。Reqisrration ParametersXHitKod folynoBifc! 7 D4jr« 1fro J : lot- lone so Nortli 4T#GS-&4Rjesampling JJEftiest HeiEKtor£45453.2127

11、 gChan举 Frcj.X ?ixsl Si Et 3D. QOOKOOD KeUrsDckgTQiLnd °Output K«su1e to(l*ffloryY riiL 3i E*30.aOOQOOOOnetersC ； UMriyi D crun «riti £NVI£x 4r ci»T irrOutput X Si»i03nriOutput T Sizt 91芒Tpix41xUutput Pro;ectian and M些 Extent 厂 Left Corner CPfiinatapttoiuCE I11 Can

12、cel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>Start New Plot Window,打开 ENVI选择导入X轴，后四Plot Win dow 面板，在波普绘制窗口中，“681_HJ1ACCD2.txt ”文本文件，单击 OK ；2)在弹出的Input ASCII File中，自动将第一列作为列作为丫轴，波长选择Nano meters，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;Q Data Paarn己忆巧file Edit Oction

13、s Pict Functic-n Help.15famt t4Color Lina StyLie 5olidVThick I NiUrt 0#5押$迂耳 LE 令' cin4qo，厂mApply 曲淘图7波普曲线及编辑波普曲线名称4)选择 File>Save Plot As>S pectral Library ，在 Out put P lotsto Spectral Library 面板中，单击 Select All Items ，单击 OK。5）在Out put Sp ectral Library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

14、_CCD2光谱响应.sliCutoLit Spectral Library3X 1时£ litU VivrY 収“ Title tiiucSelect Plots to Output s 6 6 £LanisJLandsInpTil- to (JutfTit PatA SeilingHumber af items ssl&ct*：电Outputta 通 齐I. O|ff-nb3>Ee-Lect All It ensCl ear All ItemsClyiror；wi-jitsM¥VT3i»trcOKCuicel图8选择要输出的波谱曲线图9设

15、置参数.FLAASH大气校正数据准备。选择主菜单 Basic Tools>Co nvert Data，选择已经过定标和配准的数据，在 Convert File Parameters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Inp ut Radi nee Image，选择转换过格式的数据，在Radianee Scale Factor 窗口中选择 Use single scale facto for all bands，在 single scale facto 处填写 1

16、0，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10 FLASSH参数设置4）单击 Multispectral Setting按钮，在 Filter Function File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Tile Size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。FiIf EditPtDtRinrtirn Help-'-r -(一 - 00 5 斗 30,50.6OJVVqvdeigtri0.3rip 三二 if

17、 OptiorPl ojFunrtio 门H pip1Spc匚trol Pro+ilcIII>>殆QU ?1a1”aa01n-' 八200r-/ -JM 1500-z/ -弐 1000 -rZ-r:500 -产-/-?厂.0- ”A 亠 r .-0,50 e0.70.5Wnvrlrtngth图11校正前(5).裁剪浑善达克了 #1 Scroll (0.0245.-image口选择 Overlayvectors,在打开的面板中添加hun sha ndake.evf 文件。.在Available Vectors list面板中选择矢量文件,将其叠加在影像上;.在Availabl

18、e Vectors list面板中，选择图加矢量边厂LOers to面板中，选择ROI，在 Select Data File to Associate with new ROIFLAASH校正过后的影像，单击 OK。在Export Layers to ROI 中,选择 Convert all records of an EVF layer to one ROI,单击OK，将矢量转化为一个ROI ；在图像窗口中，选择 Overlay>Region of Interest,打开ROI面板,选择 File Subset Data via ROIs ,在该面板中选择FLAASH校正过后的影像，单

19、击OK。Parameters 中选择浑善达克地X焉二匸宀一 ，繰即厂.在 Special Subset via ROI区的 ROI，Mask Pixels outside of ROI选择YES,设置输出路径及文件名，单击0K。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,Input Fils Typt Luiisfct TH V图：；2参数设置mVI Banis； aU 3 Hear IE 4Output Fesul t to Tile

20、 O HemoryEntar Output Filtnvna Choosa | ICoffltreiiC ；Users.weiyi D9c11meTitsEHVTEjrerci seTe»pHJOutput Data Type Pleating Point VOK I I Cancel(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:(b1 gt 0.7)*1+(b1 It 0.)*0+(b1 ge 0 and b1 le 0.7)*(b1-0.0)/(0.7-0.0)Band MathX16 Band Math.在弹出的新窗口中，选择b1为NDVI图像，设

21、置输出文件路径,点击0K。r ntnaSStsv芋、？二A : k -I chT- L-r 人 s- 勺p: : 1 :;丁 芋gF MJ庶图仃植被覆盖度结果图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Basic Tool->Bandmath，输入公式：(b1le 0.3)*0 +(b1 gt 0.3)*1 ，设置b1为上一步的结果图，设置输出路径点击0K。.2006年8月植被覆盖区提取。,b1选择“浑善利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式:(b1 ge 1 and b1 le 3)*1+(b1 I

22、t 1)*0+(b1 gt 3)*0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19 2006年植被覆盖区图18 2009年植被覆盖区 #2 Scoil (0.0256 - 口(2).植被变化检测利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式：b1-b2b1:选择2009_8_植被覆盖度区.imgb2: 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。4. 后期处理 (1).植被变化区域图的背景值处理。选择主

23、菜单 Basic Tool>Masking>Appiymask,选择 2006_2009_植被变化.img,单击Select Mask Ba nd ，选择掩膜图像, 单击OK。巴 y M 月 skinput PileFlit Iziformeti <n；C： ljEer5veivi C Of undent eEHVIEi ere L SSO6 X 79" z 1 ISQ.lntts(r 15h 口山flK Bytes.Filq Typfl :'SsRpr Type； Byte Order : Pa. Qj ceil Dfi tFixtl:Dmts:liveL

24、angth . Vppsr Laf i Coritu-: 115jBtscriptioik： Buid KatE tesult.ExprtssiQU =El'£and Rath(tlLeD.+ a冷H. 3)*1) : ZCiOSCi&f首械 11 盖tB2：EmJ MatX(hle*lin(iblli3*lt(l>llll>xo+(hht3)*a):2 Sun W»y 03 10； SI；范 £OJeSimE. S応电.En StwdvdVntnoTnHo Lt (Intel)UTiL ZuiK EO Jfijj. tk30 lG£-e4Ho：1£21掩 模Spati al £讪丸七 |FtlL1 SceneBv Flit IfSelect