ERDAS遥感图像处理教程 绝对给力

《遥感数字图象处理实验指导书》

实习须知

实验室资源：

1 硬件设备：

局域网系统；

高级PC 计算机（每人一台，在规定时间使用）；

2 软件系统

Windows 2000 或Windows XP

ERDAS IMAGINE 8.6

ArcToolbox

ArcMap

Microsoft Word

Microsoft Excel

Zip program

3 数据资源

数据源：

ERDAS IMAGINE 8.6软件附带的examples；

XX地区TM、ETM、Spot遥感数据

区部分矿山企业基础数据XX．

实习目的与内容

1 实习目的

本实习为已具有RS的基本概念和理论基础的学生设计，目的是帮助学生在了解RS基本组成与数据结构模型的基础上，重点学习使用ERDAS IMAGINE8.6软件进行视窗操作、数据数据预处理、图像解译、图像分类和矢量功能；了解地图投影系统的使用；学习多种数据输入的方法，不同数据格式转换，数据库模式的定义等多种前后期处理工作；掌握遥感图像前后处理和解译、分类地理的技术流程和方法，数据库建设以及地理数据的编辑和管理；配合具体实例运用GIS空间分析工具。通过系列实习过程，重点培养学习者掌握RS提取信息的基本过程和技巧，并可初步用来解决运用遥感提取信息的问题。

2 实习内容

实习1：ERDAS IMAGINE 8.6系统简介与入门；包括：软件概述，视窗操作中的菜单工具条的介绍，数据的输入输出。

实习2：数据预处理；包括：图像分幅剪裁，图像几何校正，图像拼接处理，图像投影变换；实习3：图像解译；包括功能简介，辐射增强处理（去霾处理）、常用的光谱增强处理（假彩色合成与指数计算）、空间增强处理（分辨率融合）。

实习4：图像分类；包括；非监督分类和监督分类，专家分类器（在高级练习中学习）

实习5：地理信息系统分析和矢量功能介绍，综合运用GIS工具解决实例提出的问题。

实习6：专题制图输出全过程学习。

3 本书有关约定

实习所用原始数据存放在%sampledata目录下；

为保证整个实习过程安全、完整地进行，要求开始实习前，先在合适的硬盘位置创建自己的工作目录，实习过程所有新产生的数据文件均应保存在自己的工作目录下，切记！！！

实习1ERDAS IMAGINE 8.6系统简介与入门

实习内容:

1、了解有关ERDAS IMAGINE系统的基本概念和功能。

2、了解ERDAS IMAGINE8.6 软件的主要扩展模块及其功能，熟悉系统的操作环境。

3、ERDAS IMAGINE8.6的快速入门。

课时安排：4课时

1遥感的应用领域和ERDAS IMAGINE系统的基本概念和功能：

遥感技术作为对地观测，提取地表最现势状况的最有利工具，被广泛应用在各行各业，包括测绘，自然资源管理，林业，水利，交通，环境保护，电力电信、防震减灾、城市规划、国防军事等，ERDAS IMAGINE作为遥感界的排头兵，为大家提供了不仅仅是增强，滤波，纠正，融合等简单的基本应用，而是提供了强大的工具，使你在定量化的分析方面，系统功能的可扩充性方面使您更加得心应手，如专家分类，子象元分类（混合象元），三维可视化分析，数字摄影测量等，同时，还给您带来与GIS一化集成的解决方案，如查询检索编辑ArcInfo的地理信息，建立矢量层后的人工解译，直接得到目标的矢量数椐，还可将分好类的专题影像转换成ArcInfo的矢量数据（Coverage, Shape File）,使分析的结果可以直接为地理信息系统管理与应用，从而发挥更大的作用。

ERDAS IMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。

ERDAS IMAGINE是以模块化的方式提供给用户的，可使用户根据自己的应用要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。

ERDAS IMAGINE面向不同需求的用户，对于系统的扩展功能采用开放的体系结构，以IMAGINE Essentials、IMAGINE Advamage、IMAGINE Professional的形式为用户提供了低、中、高三档产品架构，并有丰富的功能扩展模块供用户选择，使产品模块的组合具有极大的灵活性，1.1 IMAGINE Essentials级

是一个花费极少的，包括制图和可视化核心功能的图像工具软件．无论您是独立地从事工作或是处在企业协同计算的环境下，都可以借助IMAGINE Essentials完成二维／三维显示、数据输入，排序与管理、地图配准，专题制图以及简单的分析。可以集成使用多种数据类型，井在保公司产品。ERDAS持相同的易于使用和易于剪裁的界面下升级到其它的．

可扩充的模块：

（1）Vector模块——直接采用GIS工业界领袖ESRI的Arclnfo数据结构Coverage，可以建立，显示、编辑和查询Coverage，完成拓朴关系的建立和修改，实现及矢量图形和栅格图像的双向转换等：

（2）Virtual GIS模块——功能强大的三维可视化分析工具，可以完成实时3D飞行模拟，建立虚拟世界，进行空间视域分析，矢量与栅格的三维叠加，空间GIS分析等：

（3）Developer's Toolkit模块--ERDAS INIAGINE的C语言开发工具包，包含了几百个函数，是ERDAS IMAGINE客户化的基础。

1.2 IMAGINE Advantage级

建立在IMAGINE Essential级基础之上的，增加了更丰富的栅格图像GIS分析和单张航片：正射校正等强大功能的软件。IMAGINE Advantage为用户提供了灵活可靠的用于栅格分析、正射校正，地形编辑及图像拼接工具，简而言之，IMAGINE Advantage是一个完整的图像地理信息系统（Imaging GIS），

可扩充模块：

（1）Radar模块——完成雷达图像的基本处理，包括亮度调整、斑点噪声消除．纹理分析、边缘提取等功能；

（2）OrthoMAX模块——全功能、高性能的数宇航测软件，依据立体像对进行正射校正、自动DEM提取、立体地形显示及浮动光标方式的DEM交互编辑等；

（3）OrthoBase模块——区域数字摄影测量模块．用于航空影像的空中测量和正射校正；

（4）OrthoRadar模块——可对Radarsat，ERS雷达图像进行地理编码、正射校正等处理；

（5）SmreoSAR DEM模块——采用类似于立体测量的方法，从雷达图像数据中提取DEM；（6）IFSAR DEM模块——采用干涉方法，以像对为基础从雷达图像数据中提取DEM；

（7）ATCOR模块——用于大气因子校正和雾曦消除．

1.3 IMAGINE Professional级

是面向从事复杂分析，需要最新和最全面处理工具，经验丰富的专业用户。Professional是功能完整丰富的图像地理信息系统。除了Essentials和Advantage中包含的功能以外，IMAGINE Professional还提供轻松易用的空间建模工具（使用简单的图形化界面），高级的参数/非参数分类器，知识工程师和专家分类器，分类优化和精度评定，以及雷达图像分析工具．

可扩充模块：

子象元分类器利用先进的算法对多光谱图像进行信息提取，——模块SubpixeI Classifier）1（．可达到提取混合象元中占20％以上物质的目标。

2、ERDAS IMAGINE软件的主要特点——为什么我们选择ERDAS IMAGINE作为学习遥感信息技术处理的操作软件？

1 图像处理方面

1)方便和直观的操作步骤使用户操作非常灵活：ERDAS IMAGINE具有非常友好、方便地管理多窗口的功能。不论是几何校正还是航片、卫片区域正射矫正以及其它与多个窗口有关的功能，IMAGINE都将相关的多个窗口非常方便地组织起来，免去了用户开关窗口、排列窗口、组织窗口的麻烦，应用方便因而加快了产品的生产速度。IMAGINE的窗口提供了卷帘、闪烁、设置透明度以及根据坐标进行窗口联接的功能，为多个相关图像的比较提供了方便的工具。IMAGINE 的窗口还提供了整倍的放大缩小、任意矩形放大缩小、实时交互式放大缩小、虚拟及类似动画游戏式漫游等工具，方便对图像进行各种形式的观看与比较。

2)ERDAS IMAGINE为不同的应用提供了250多种地图投影系统。支持用户添加自己定义的坐标系统。支持不同投影间的实时转换、不同投影图像的同时显示对不同投影图像直接进行操作等。支持相对坐标的应用。另外有非常方便的坐标转换工具，经纬度到大地坐标，反之亦然。

3)常用的图像处理算法都可用图形菜单驱动，用户也可指定批处理方式（batch），使图像处理操作在用户指定的时刻开始执行；

4)图像的处理过程可以由图像的属性信息控制，而上层属性信息可存在于本层或任何其他数据层次；

5)图像处理过程可以用于具有不同分辨率的图像数据上，输出结果的分辨率可由用户指定；

6)支持对不同图像数据源的交集、并集和补集的图像处理；

7)图解空间建模语言，EML和C语言开发包的应用使得解决应用问题的客户化更加容易与简单。用户可以对IMAGINE本身应用的功能进行客户化的编辑，满足自己专业的独特需求。还可以将自己多年探索、研究的成果及工作流程以模型的形式表现出来。模型既可以单独运行也可以和界面结合象其它功能一样运行。更可以利用C Toolkit进行新型算法及功能的开发。

8)独一无二的专家工程师及专家分类器工具，为高光谱、高分辨率图像的快速高精度分类提供了可能。此工具突破了传统分类只能利用光谱信息的局限，可以利用空间信息辅助分类。此工具可以将我们所积累的几乎所有数字信息应用于分类，是分类应用的一大飞越。其功能强大且应用方便，其提供的游标功能使知识库的优化成为轻而易举的操作。其知识库的可移动性为其它非专业人员进行分类工作提供了方便，为成熟知识库的推广应用提供了方便易行的途径。利用专家的．知识还可以建立决策支持系统，为决策人提供工具。

2 与地理信息系统的集成方面

ERDAS IMAGINE系统已经内含了ArcInfo Coverage矢量数据模型，可以不经转换地读取、查询、检索其coverage、GRID、SHAPEFILE、SDE矢量数据，并可以直接编辑coverage、SHAPEFILE 数据。如果ERDAS IMAGINE再加上扩展功能，还可实现GIS的建立拓扑关系、图形拼接、专题分类图与矢量二者相互转换。节省了工作流程中让人头疼、费时费力的数据转换工作，解决了信息丢失问题，可大大提高工作效率，使遥感定量化分析更完善。

3 其它方面的特色

1)ERDAS IMAGINE支持海量数据，如果操作系统及磁盘允许，其img图像可以达到48TB大小。可以直接读取MrSID压缩图像以及SDE数据，为海量数据的管理及应用提供了可能。

2)ERDAS IMAGINE可以让不同应用水平的人员都有充分发挥自己水平的空间，对于初级用户，其提供的缺省选项可以很好地解决问题。对于工作多年专业知识丰富的用户可以方便地修改其中的算法及参数，进而更好地满足特殊的应用。

3)软件100%由C语言编写，并可用C++进行编译；

4)图像数据在磁盘上分块存储，加快了图像显示的速度和处理效率；

5)Imagine可充分利用多处理器的优势（如果系统有的话）；

6)提供全套的手册、联机求助功能（Online Help、Online Document），良好方便的用户界面、充实的内容，使用户用起来十分方便；

7)其网站上有用户开发的实用模型以及其它工具供下载使用。有操作过程帮助您尽快掌握其使用。

8)ERDAS公司还提供给用户《ERDAS Field Guide》，向用户详细介绍了遥感图像处理原理和方法，ERDAS IMAGINE软件所相应采取的一些算法、设备参数的意义和用法，并帮助用户了解遥感技术的基本概念和技术方法，具有很强的理论与实用性。

3、ERDAS IMAGINE的图表面板（如下图1.1所示）

的图标面板ERDAS IMAGINE8.61.1 图

表1.1 ERDAS IMAGINE8.6的图标面板菜单条

菜单菜单功能

Session（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（主菜单）完成ERDAS图标面板中包括的所有功能模块

完成文本编辑、矢量及栅格数据属性编辑、图形文件坐标转换、（工具菜单）Tools注记及文字管理、三维动画制作

Utilities（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启动关于图标面板的联机帮助、ERDAS IMAGINE联机文档查看、（帮助菜单）

动态连接库浏览等的图标面板工具条表1.2 ERDAS IMAGINE8.6

图标命令功能窗口打开Start IMAGINE Viewer

IMAGINE

Import/Export 启动数据输入输出模块

Data Preparation 启动数据预处理模块

Map Composer 启动专题制图模块

Image Interpreter 启动图像解译模块

Image Catalog 启动图像库管理模块

Classification 启动图像分类模块

Spatial Modeler启动空间建模工

Vector Utilities 启动矢量功能模块

Radar 启动雷达图像模块

VirtualGIS 启动虚拟GIS模块

启动正射影像校正模块OrthoBASE

启动立体分析模块Stereo Analyst Workspace

*.img（）文件练习1 打开一个ERDAS IMAGINE image命令，打开二维窗口（图）在ERDAS1.2图标面板菜单条单击Main/start IMAGINE Viewer 菜单条工具条

显示窗状态条

1.2 二维窗口（打开图像之后）图图像显示操作有两种方式：

1、在菜单条单击File->Open->Raster Layer->Select Layer To Add命令，打开Select Layer To Add

对话框（图1.3）

2、在工具条单击【打开文件】图标，打开Select Layer To Add对话框

确定文件%sampledata/openimage/ XS_truecolor_sub.img并设置参数：

图1.3 Select Layer To Add 图1.4 Select Layer To Add对话框选项卡）File对话框（（Raster Options选项卡）

确定文件名为xs_truecolor_sub.img，单击Raster Options 选项卡，设置图像文件显示的各项参数，具体内容及实例操作设置如图1.4所示。

1、数据叠加显示（地图投影和坐标系统））是针对具有相同的地理参考系统数据叠加显示（Blend,Swipe,Flicker的两个文件进行操作的，所以，在进行数据叠加操作之前，首先需要按照在一个窗口中同时打开Vector Options或者个文件的时候，一定要在Raster Options两个文件，需要说明的是：在打开第21.4 。见图中设置不清除窗口中已经打开的文件（取消选中Clear Display 复选框））1 叠加数据准备（Prepare Overlay Data ）:File->Open->Raster Layer->Select Layer To Add对话框（图1.3 视窗菜单条）对话框（图1.3“打开文件”图标->Select Layer To Add视窗工具条:鼠标左键点击: %sampledata/openimage ））确定文件路径（Look in（1 ）（*.img）确定文件类型（Files of type）: IMAGINE Image （2: lanier.img

））选择文件名称（File Name（3 ,打开下层图像文件）OK（关闭Select Layer to Add对话框（4）单击 1.3）图标->Select Layer To Add对话框（图打开文件视窗工具条:鼠标左键点击

“”: %sampledata/openimage Look in）（1）确定文件路径（）: IMAGINE Image （.img）确定

文件类型（（2Files of Type）: lnlandc.img ）3）选择文件名称（File Name（Clear Display

不选择栏目中:）在（4Raster Options 对话框，打开上层图像文件）（关闭Select Layer to Add（5）单击OK Operate Overlay Display叠加显示操作（）2

卷帘）,分别是混合显示工具（Blend Tool系统所提供的数据叠加显示工具有三个，IMAGINE ，都集成在实用菜单中。、和闪烁显示工具（Flicker Tool）Swipe Tool显示工具（）））混合显示

工具（Blend Tool1（. 本操作通过控制上层图像显示的透明度大小，使得上下两层图像混合显示

:Utility->Blend->Viewer Blend / Fade视窗菜单条:

对话框（图1.5）用户既可Viewer Blend / Fade对话框中，在达0 -100以通过设置Blend /Fade Percentage （）和选择到混合显示效果，也可以通过定义Speed 自动显示文件混合效果。Auto Mode 对话框1.5 Viewer Blend / Fade图

:

需要说明的是本操作适用于以下几种文件

的;2.Arc / InfoPseudo Color）以及灰度（Gray Scale）图像文件假彩色（1.真彩色（True Color）,（4.ERDAS （Symbology）；（Coverage矢量图形文件;3.IMAGINE注记文件（Annotation）和符

号文件所支持的所有其它栅格图像IMAGINE

文件。））卷帘显示工具（Swipe Tool（2卷帘显示工具通过一条位于视窗中

部可实时控制和移动的过度线，将视窗对话框图1.6 Viewer Swipe明透为的中上层数据文件分不）两个部分，移动过度线就可以同时显示上下两层数据文件，Transparency（Opacity）和透明

（查看其相互关系。:

:Utility->Swipe->Viewer Swipe对话框（图1.6）视窗菜单条、自动卷帘对话框中，可以设置手动卷帘（）Manual Swipe从图1.6可以看出:在Viewer Swipe）两种方、垂直卷帘（Vertical）（Automatic Swipe）两种模式，还可以设置水平卷帘（Horizontal 1.7所示。向，具体参数及功能如图1.6所列。水平卷帘与垂直卷帘的显示效果如图

垂直卷帘（左）与水平卷帘（右）的显示效果比较图1.7

））闪烁显示工具（Flicker Tool3本操作主要用于自动比较上下两层图像的属性差异及其关系，经常应用该操作的典型实例是分类专题图像与原始图像之间的比较，本例中的inlandc.img是TM 原始图像lanier.img的分类专题图像。

对话框1.8 Viewer Flicker图

）Utility->Flicker->Viewer Flicker对话框（图1.8视窗菜单条）与手Automatic Flicker在Viewer Flicker对话框中，可以设置自动闪烁（从图1.8可以看出:）自动控制上层图像SpeedFlicker）两种模式，自动闪烁是按照所设定的速度（动闪烁（Manual

的显示与否，而手动闪烁则是手动控制上层图像的显示与否。、文件显示顺序的问题2AOI图形文件、包括图像文件、在实际工作中，经常需要在同一个视窗中同时打开多个文

件，命令调整文件显示顺序。为了说明文件显示顺序操Arrange Layers文件、注记文件等，可以应用Lanier.img, （lnlandc.img, 图像文件窗中依次打开一组视功作能，需要首先在中已经打开的图像。依次打，注意打开上层图像时，不要清除视窗

ylndem.img,lnlakes.img ）%sampledata/openimage下的以上文件开