实验三常用遥感影像数据简介及输入方式

《遥感原理与应用》实验（三）之常用遥感影像数据简介昆明冶金高等专科学校GIS教研室

实验三、常用遥感影像数据简介及输入方式

一、实习目的：了解常用遥感影像数据格式；掌握图像数据输入的主要方法。

二、实习内容：主要包括单波段TM图像数据输入、多波段组合文件的生成。

ERDAS IMAGINE9.2具有强大的输入输出功能。几乎所有常见的数据格式都可被其接受，在IMAGINE Essentials级中就包含了输入输出模块。该模块是进行数据转换的工具。它支持100多种图像以及矢量数据格式的输入和输出及双向转换，支持多种格式图像文件的直接调入。下面就几种常用的遥感影像数据的输入输出及数据格式做简单介绍。

三、常用遥感影像数据简介

-5

陆地卫星-5

3.1Landsat-5图像数据简介陆地卫星

Landsat-5EOSAT FAST FORMAT-B格式，简称FASTB，该数据为Landsat-5图像数据格式，它包含两类文件：头文件和图像文件，后缀均为.dat。头文件是数据的说明文件，共1536字节，全部为ASCII码字符，包括该数据的产品标识、轨道号、获取时间、增益偏置、投影信息、图像四角点和中心地理坐标等信息。图像文件只含有图像数据，不包括任何辅助数据信息。

用户可按下列步骤将L5FASTB数据导入ERDAS：

在ERDAS图标面板菜单条上单击Import图标，弹出输入输出对话框（图3.1）。

选择输入数据操作：Import，选择输入数据类型（Type）为：TM Landsat EOSAT Fast Format,在“Media”下拉列表中选择“File”，在Input File下，找到数据存放路径，并选择“*.dat”；在“Output File”下，键入对应的文件名，点击OK，弹出Landsat TM Fast Format对话框。

图3.1输入输出对话框

用户可以通过Preview Options选择波段显示的组合方式，Import Option选择要导入ERDAS的波段。点击OK，进行数据导入处理。

Landsat7卫星于1999年发射，装备有Enhanced Thematic Mapper Plus（ETM+）设备，有8个波段的感应器，覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。其中0.52~0.90um的全色波段式黑白图像，分辨率为15m，用于增强分辨率。ETM+比起在Landsat5上面装备的Thematic

Mapper（TM）设备在红外波段的分辨率更高，因此有更高的准确性。

Landsat7卫星所获得的数据按照产品处理级别分为如下4类：

（1）原始数据产品（Level0）

原始数据产品是卫星下行数据经过格式化同步、按景分幅、格式重整等处理后得到的产品，产品格式为HDF格式，其中包含用于辐射校正和几何校正处理所需的所有参数文件。原始数据产品可以在各个地面站之间进行交换并处理。

（2）系统几何校正产品（Level2）

系统几何校正产品是指经过辐射校正和系统级几何校正处理的产品，其地理定位精度误差为250m，一般可以达到150m以内。如果用确定的星历数据代替卫星下行数据中的星历数据来进行几何校正处理，其定位精度将大大提高。几何校正产品的格式可以使FAST-L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。

（3）几何精校正产品（Level3）

几何精产品是采用地面控制点对几何校正模型进行修正，从而大大提高产品的几何精度，其地理定位精度可达一个像元以内，即30m。产品格式可以是FAST-L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。

（4）高程校正产品（Level4）

高程校正产品是采用地面控制点和数字高程模型对几何校正模型进行修正，进一步消除高程的影响。产品格式可以是FAST-L7A格式、HDF格式或GeoTIFF格式。要生成高程校正产品，要求用户提供数字高程模型数据。

HDF格式和GeoTIFF格式的导入操作见后面操作。现就FAST-L7A格式做如下介绍。FAST-L7A格式包含有三部分文件，后缀名为HPN.FST、HPF.FST、HTM.FST，分别代表全色波段、可见光波段和热红外波段数据。

由于ERDAS软件系统定义的“Krasovsky”与Landsat7卫星地面站数据中椭球体定义的“Krassovsky”有一个“s”之差，故而将FAST-L7A格式数据导入erdas软件之前须对系统文件作如下修改操作：首先，安装盘按照如下路径找到文件：Program Files\Lecia Geosystems\Geospatial Imaging9.1\etc\spheroid.tab，用写字板打开。然后找到其中对椭球体的描述字段：“Krasovsky”，将其添加一个“s”，保存结果后退出。修改完毕后即可通过ERDAS 的输入\输出模块分别将全色波段、可见光波段和热红外波段数据导入即可，只需注意，选择文件类型时要选择TM Landsat-7Fast-L7A EROS类型。

3.2SPOT-5图像数据简介

1986年以来，法国的SPOT卫星提供了米级分辨率的遥感影像及相关处理产品。依据预处理级别，分为5个等级，其中最高等级为正射级，它经过了完全的地理校正，经数字高程模型处理，消除了因地形起伏而导致的投影误差。目前，SPOT系列一共发射了5颗卫星，1~4号卫星采用通过倾斜观测方式获取立体像对，5号卫星采用前后视方式获取立体像对。SPOT-5号星所有的处理级别都使用DIMAP格式。该格式是GIS-GeoSpot格式的新名字，它描述从光栅影像地图层到其他矢量、DEM层等多种数据文件格式，它由瑞典空间公司和SPOT Image公司联合设计，主要是为了方便交换基于卫星图像的地理信息。其中，它的光栅图像层实际是GeoTIFF格式或编码的BIL格式，能为大多数的遥感影像处理软件和地理信息系统软件所兼容。

SPOT-5的DIMAP格式数据后缀为.dim，可通过ERDAS的Import模块输入在选择数据类型栏里选择SPOT DIMAP（directly read）。具体操作过程见图3.2。

图3.2导入DIMAP格式数据时的Import/Export对话框

3.3MODIS图像数据简介

MODIS是中分辨率成像光谱仪的缩写，它是EOS系列卫星上最主要的探测仪器，其空间分辨率最大可达250m。它有36个离散光谱波段，光谱覆盖较宽，从0.4um到14.4um全光谱覆盖，同时，EOS卫星还有着较高的时间分辨率。MODIS是CZCS、AVHRR、HIRS 和TM等仪器的继续。

MODIS的多波段数据可以同时提供反映陆地表面状况、云边界、云特性、海洋水色、浮游植物、生物地理、化学、大气中水汽、气溶胶、地表温度、云顶温度、大气温度、臭氧和云顶高度等特征的信息及其动态变化。

MODIS的影像数据目前采用两种格式，HDF（Hierarchical data format）和HDF-EOS。HDF为分等级的数据格式（层次结构，树结构），HDF-EOS结构是对地观测系统（EOS）对HDF的扩展。HDF-EOS已经被美国对地观测系统的数据与信息系统（EOSDIS）选定为数据标准，许多由美国政府合同支持的产品和免费软件等都以此为基础。

ERDAS软件支持MODIS的HDF格式数据的输入。操作过程大致同上，只是在输入类型中要选择HDF Scientific（Direct Read）格式类型。由于HDF包含36个波段的数据信息，因此数据量较大，在读入过程中耗时较多。

3.4IKONOS图像数据简介

Ikonos是美国空间成像公司于1999年9月24日发射升空的第一颗高分辨率商用卫星，它不仅能够提供高清晰度，分辨率达1m的卫星影像，而且开拓了一个更快捷、更经济获得最新地球影像信息的途径。可以部分代替航空遥感，广泛用于城市、港口、土地、森林、环境、灾害调查和军事目标动态监测；用于国家级、省级、市县级数据库的建设、更新，在国民经济建设中有着广泛地应用前景。

Ikonos卫星重约817kg（1600磅），每98min绕地球一圈，卫星离地面平均国高度681km。卫星处于太阳同步轨道上，因此可在每日的同一时间（10：30am）经过指定的经度范围，卫星回访周期140天。Ikonos卫星具有5个波段，包括一个具有1m分辨率的全色波段和4m 分辨率的多光谱波段，光谱范围从0.45~0.90um。由于卫星传感器有一定偏转角度，因此，某地区影像，最快可以在当天就采集完成（此情况下，无法保证1m的分辨率）。

Ikonos图像数据一般采用GeoTIFF格式。GeoTIFF作为TIFF的一种扩展，在TIFF的基础上定义了一些GeoTag（地理标签），来对各种坐标系统、椭球基准、投影信息等进行描述和存储，使图像数据和地理数据存储在同一图像文件中，这样就为广大用户制作和使用带有地理信息的图像提供了方便的途径。使用ERDAS输入输出模块导入GeoTIFF格式数据操作与以上数据导入方式大致相同，只是在输入数据类型下拉菜单内直接选择GeoTIFF即可。

TM图像数据输入

四、TM

四、

从地面站购买的TM图像数据或其它图像数据，须按照Generic Binary数据格式输入。

4.1单波段二进制图像数据输入

在ERDAS图标面板工具条中，点击——打开输入输出对话框，如图所示。并做如下的选择：

.选择数据输入操作：Import

.选择数据输入类型（Type）为普通二进制：Generic Binary

.选择数据输入媒体（Media）为文件：File

.确定输入文件路径及文件名（Input File）:Band1.dat

.确定输出文件路径及文件名（Output File）band1.dat

.OK

.打开Import Generic Binary Data对话框，如图所示

在Import Generic Binary Data对话框中定义下列参数：

.数据格式（Data Format）:BSQ

.数据类型（Data Type）:Unsigned8Bit

.数据文件行数（Row）:5728

.数据文件列数（Cols）:6920

.文件波段数量（Bands）:1

.保存参数设置（Save Option）:*.gen

.OK退出Save Option File

.OK执行输入操作。

上图为进程状态条，OK完成数据输入。

重复上述过程，可依此将多波段数据全部输入，转换为.IMG文件。

4.2组合多波段数据

为了图像处理与分析，需要将上述转换的单波段IMG文件组合为一个多波段图像文件。

第一步：在ERDAS图标面板工具条中，点击Interpreter|Utilities|Layer Stack——

Layer Selection and Stacking的对话框。

第二步：在Layer Selection and Stacking对话框中，依此选择并加载（Add）单波段IMG 图像：

.输入单波段图像文件（Input File:*.img）:band1.img——Add

.输入单波段图像文件（Input File:*.img）:band2.img——Add

………

.输入组合多波段图像文件（Output File:*.img）:bandstack.img

.OK执行并完成波段组合。

实验思考

?1、练习单波段TM图像数据输入方法，并写出实验步骤。

?2、熟练掌握多波段数据输入方法，写出实验步骤。