遥感专题制图课程设计报告

遥感原理与应用课程设计—“遥感专题信息提取与专题图制作”设计报告

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遥感专题信息提取和专题图制作

一、课程设计的目的和意义

1、加深理解和巩固《遥感原理与应用》课上所学的有关遥感的基本原理、遥感传感器的成像机理、遥感图像的处理方法、专题信息提取以及遥感综合应用技术；

2、锻炼熟练运用遥感软件独立分析问题、解决具体问题的实际工作能力；

3、培养良好的工作习惯和科学素养，为今后参加科学研究工作以及毕业设计打下良好的基础。

二、课程设计的原理和方法

从卫星上获取的遥感图像一般不能直接使用，需要通过图像处理软件进行加工，纠正误差提取出专题信息，才能够制成各种专题地图。

本次实习是基于ERDAS IMAGING9.1的，它是一种视窗形式的处理系统，当打开软件时，出现各种处理功能的模块。其处理技术覆盖了数据输入输出，数据预处理，专题地图，图像解译，图像库管理，图像分类，空间建模，雷达图像处理，矢量功能，虚拟GIS等。用该软件对图像进行TIFF到IMG的格式转换、波段叠加、添加头文件信息、几何纠正、影像镶嵌、基于HIS变换的图像融合、图像裁剪、图像监督分类、专题信息提取和最后的专题图制作等操作，具体原理如下：

1．数据预处理

ERDAS默认的文件格式是*.img格式，因此先要将获得的宜昌葛洲坝地区*.tif格式的遥感影像进行格式转换。

多波段影像包含的信息量较大，为了便于后续处理，要将多个单波段影像叠加合成多波段影像。

参考影像具有地理信息，要将参考影像头文件信息添加进去。

2．几何纠正

遥感所获取的数据，均存在几何畸变。因此需要对图像进行几何纠正。多项式校正法是实践中经常使用的一种方法，对各种类型传感器的纠正均适用。在实习过程中，采用了二次多项式法进行几何纠正，该法可以改正图像因平移、旋转、比例尺变化、仿射变化等线性变形与扭曲等二次非线性变形。

3．图像镶嵌

因研究范围的要求，需要在几何上将左右两幅图像连接在一起，并且保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显的接缝。

遥感影像在镶嵌之前，必须包含投影信息、地理坐标信息，还要有相同的波段数。当然，在挑选遥感数据时，要尽可能选择成像时间和成像条件相近的遥感图像，要求相邻影像的色调一致。

4．图像增强

通过增强处理突出图像的有用信息，使图像中感兴趣的特征得以强调，便于提高遥感图像的可解译性。基于IHS变换的图像融合使融合的图像既有TM图像的光谱信息，又有SPOT 影像高分辨率的特点。

5．图像裁剪

镶嵌后的影像并不是一个规则的图形，而一般的地图都是规则的矩形，所以要对影像进行裁剪，得到感兴趣的规则的矩形区域。

6．图像分类

用监督法对图像进行分类处理。产生七个地理类别，分别是长江，居民区与坝区，山地，植被，阴影，内河、湖泊。

7．分类后处理

由于混合像元的存在以及分类算法是逐个像元进行的，在分类图像中有很多的孤立像元及小像元群，它们在分类图上表现为噪声，不能满足分类要求。平滑处理可以消除一些噪声效应，完成类的连接。

8．专题信息提取

可以分类重编码，进行类别的合并。

9．专题图制作

突出反映长江，内河与湖泊这两类主体要素，其它地理要素如山地，植被根据主体的需要作为地理基础选绘。

具体处理流程：

三、课程设计的过程和步骤

1．数据预处理

格式转换：用Import模块将13幅TIFF格式的遥感影像转换成IMG格式的遥感影像，注意在弹出的输入输出对话框中选择相应的格式。

波段叠加：用Interpreter模块将左右各6个TM单波段影像叠加合成为多波段影像。选择Interpreter菜单—Utilities子菜单—Layer Stack菜单，在弹出的Layer Selection Stacking对话框中添加需要合成的波段。

添加头文件信息：打开参考图像，调出Image info对话框，选择Edit菜单，对影像的左上角X、Y坐标、像元值大小、单位和地图投影信息进行添加。

2．几何纠正

选择GCP：打开左影像，选择Raster/Geometric Correction菜单，选择多项式纠正法，设次数为2，以已打开的SPOT影像为参考，开始分别在两个影像中对应选择同名地物点的GCP。

坐标转换：选取6个GCP，有GCP工具自动生成转换模型，通过二次多项式变换，将各个控制点从地理空间投影到图像空间上去。

精度检查：在GCP Tool中，通过Edit/Set Point Type/Check来实现设置点的类型为检查点，作用是检查转换精度，若误差大于一个像元，则需要重新选择控制点。

重采样：点击Geo Correction Tools中的重采样按钮对图像进行重采样，保证校正空间中点均匀分布输出。

核实校正过程：在同一窗口打开纠正好的影像和参考影像，用视窗关联的功能进行比较检验。

3．影像镶嵌

此功能在数据预处理Data Prep模块中实现。选择菜单DataPrep-Mosaic Images-Mosaic Tool，打开Mosaic Tool窗口。

加入影像：选择Mosaic Images/Edit/Add Images，加入左右两张影像。

确定镶嵌边：利用AOI Tools工具栏，绘制出两幅影像的分界线。

定义镶嵌函数：选择Edit/Set Overlap Function打开Set Overlap Function对话框，选择函数。

边界线平滑：选择Feathering即可。

4．图像增强

将多光谱影像变换到IHS空间：此功能在Interpreter模块Spacial Enhancement菜单中实现。

用SPOT影像的I分量代替多光谱影像的亮度分量：在Interpreter模块，Utilities/Layer Stack中实现，得到新的IHS影像。

将新的IHS图像逆变换到RGB空间中去，即得到融合的图像。在Interpreter模块，Spacial Enhancement菜单中可实现HIS to RGB变换。

5．图像裁剪

利用Data Prep模块中的Subset Image功能对增强后的图像进行裁剪，使之成为规则的矩形。

6．图像分类

定义分类模板：用AOI工具从要分类的影像中收集，以对图像中代表已知类别的像元进行采样。

模板的评价：在signature Editor的对话框中点Evaluate-Contingency (计算混淆矩阵)，观察混淆矩阵，纯度达到85%以上就能满足精度要求。

进行监督法分类：选择分类影像与模板，这里用最小距离法分类。

精度评价：比较专题栅格层的像元与类型已知的参考像元。在classifier/accuracy