遙感圖像處理曲靖市Landsat8遙感影像 植被覆蓋反演

1、遙感圖像處理實驗報告實驗題目：曲靖市Landsat8遙感影像 植被覆蓋度反演 姓名：_ _ 學號： 專業(yè)：_地理科學_ _ 教師： 日期：_2017年3月15日_ 曲靖師范學院城市學院1、 實驗目的太陽輻射通過大氣以某種方式入射到物體表面然后再反射回傳感器，由于大氣氣溶膠、地形和鄰近地物等影像，使得原始影像包含物體表面，大氣，以及太陽的信息等信息的綜合。如果我們想要了解某一物體表面的光譜屬性，我們必須將它的反射信息從大氣和太陽的信息中分離出來，這就需要進行大氣校正過程。本實驗以曲靖市的一景Landsat 8遙感影像為數(shù)據(jù)源，利用ENVI大氣校正擴展模塊（ FLAASH）進行大氣校正，并對比分析

2、大氣校正前后植被、水體、土壤、裸巖等典型底物的光譜特征差異，為后續(xù)定量遙感的應用奠定一定的基礎。2、 實驗準備1.軟件準備：ENVI 5.3.12.數(shù)據(jù)準備：遙感數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)3、 實驗過程（一） 遙感影像數(shù)據(jù)的輻射定標Landsat8數(shù)據(jù)和其他TM 數(shù)據(jù)類似，發(fā)布的數(shù)據(jù)標示 L1T，做過地形參與的幾何校正，一般情況下可以直接使用而不需要做幾何校正。為了利用其豐富的波段光譜信息，我們需要進行輻射定標處理，將原始圖像上的DN值轉為反射率。1.使用ENVI5.1下的通用定標工具Radiometric Calibration進行Landsat8的輻射定標。打開全波段文件，選擇MultiSpectra

3、l多光譜數(shù)據(jù)進行定標，定標的范圍可縮小為ROI區(qū)域。（1）.定標參數(shù)設置。 為后續(xù)的FLAASH大氣校正做數(shù)據(jù)準備，單擊Apply FLAASH Settings得到相應的參數(shù)。然后點擊OK輸出結果。輻射定標后的結果：通過定標之后的影像DN值可靠。其中，底下的Data值為定標前影像的像元值，上面的Data值為定標后影像的像元值。且定標前影像的數(shù)據(jù)類型為無符號16位整型，定標后影像為浮點型輻亮度值。（二）遙感影像的大氣校正Flassh大氣校正，大氣校正的意義在于去除一些大氣的干擾，首先，在Envi中打開Flaash大氣校正工具，Toolbox/Radiometric Correction/FLA

4、ASH Atmospheric Correction，(1).Input Radiance Image：打開輻射定標結果數(shù)據(jù),要求為BIL存儲格式，這時會彈出Radiance Scale Factor對話框，它的作用是在單位未知的輻亮度值與浮點型輻亮度值之間做轉換，并且Scale Factor=浮點型或整型亮度圖像（單位未知）/ 浮點型輻射亮度。(2).Output Reflectance File：設置輸出FLAASH大氣校正結果的路徑；(3).Output Directory for FLAASH Files：設置輸出FLAASH校正文件的路徑； (

5、4).Scene Center Location：自動獲??； (5).Sensor Type：Landsat-8 OLI；Sensor Altitude:自動讀??；Pixel Size:自動讀?。?6).Ground Elevation: 2.135KM。利用全球900米分辨率DEM數(shù)據(jù)，首先，點出 Rejion of Interest (ROI) Tool工具，用不規(guī)則多邊形劃一個封閉的多邊形并保存。然后導入全球900米分辨率DEM數(shù)據(jù)：Open World Data ->Elevation（GMTED2010）；在Toolbox下選擇Statistics->Compute

6、60;Statistics，打開Compute Statistics輸入文件對話框，選擇GMTED2010.jp2數(shù)據(jù)。最后用“Date Manager”加載已經(jīng)保存好的ROI,點擊Rejion of Interest (ROI) Tool 中的“計算”，就能得出最后的計算結果2135.566m。(7).Flight data/Flight Time：從原始數(shù)據(jù)“.txt”中找到。（8）.Atmospheric Model：Mid-Latitude Summer（根據(jù)成像時間和緯度信息選擇）,此次成像時間是5月，所以選擇Mid-Latitude Summer。（9）.Aerosol Model

7、：Rural; （10）.Aerosol Retrieval：2-band（K-T）； 在Multispectral Settings多光譜設置里，K-T變換選項中，Defaults下拉框：Over-Land Retrieval Standard(660:2100);Filter Function File:選擇landsat8_oli.sli波譜響應函數(shù)；11) 其他參數(shù)按照默認設置即可。大氣校正結果：下圖是建筑的反射波普曲線，從中可看出（注：左邊是未校正的影像，右邊是校正好的），校正后的基本去除了空氣中水汽顆粒等因子的影響，下圖是植被的反射波普曲線，左邊是未校正的影像，右邊是校正好的，校正

8、后的植被反射波普在4波段以前反射很低，主要集中在4-7波段。下圖是植被的反射波普曲線，左邊是校正好的影像，右邊是未校正好的，大致可以看出大氣校正后消除了大氣散射的影響。下圖是水體的反射波普曲線，左邊是未校正的影像，右邊是校正好的，從圖中可以看出，校正后的影像，水體反射波普曲線從1波段到7波段，反射值不斷降低。已經(jīng)消除了空氣中水汽等的影響。從上述的波譜對比曲線中可以看出，經(jīng)過FLAASH校正的影像基本去除了空氣中水汽顆粒等因子的影響，植被、建筑、水體的波譜曲線趨于正常。（三）去除異常值1.利用波段運算對紅波段和近紅外波段進行去除異常值處理在Band Math對話框的Enter an expres

9、sion 中輸入(b1 lt 0)*0+(b1 gt 10000)*0+(b1 ge 0 and b1 le 10000)*b1 點擊Add to List 添加到Previous Band Math Expression 中，選中該公式，點擊OK，在Variables to Bands Pairings對話框中選擇紅色波段，選擇存儲位置，點擊OK。通過直方統(tǒng)計查看結果用同樣的方法對近紅外波段去除異常值，并查看結果。2.將去除異常值的紅波段和近紅外波段進行組合（layer stracking）3. 計算NDVI并獲取閾值點擊Toolbox工具箱中Spectral/Vegetation/NDVI

10、,彈出NDVI Calculation Input File對話框，選擇已經(jīng)做好的影像作為輸入圖像。在NDVI Calculation Parameters中的Input File Type 中選擇landsat OLI，NDVI的紅色波段填2，近紅外波段填1。加載提取好的邊界（鑲嵌數(shù)據(jù)集）新建ROI>file>import vector提取好的邊界>在roi中直接統(tǒng)計（computer statistics）>file>Export to text file用ROI中的不規(guī)則多邊形把影像全部畫下來。點擊Compute Statistics 進行計算，下面我們分析

11、統(tǒng)計結果，取一定置信度獲取最大最小NDVI值。置信區(qū)間為5%-95%，將導出的數(shù)據(jù)加到EXCEL中找到5%和95%所對應的值，分別是最小值0.262745和最大值0.835294。4. 植被覆蓋度的計算公式如下：4、 實驗結果1. 覆蓋度分類結果：我們再查看結算結果，可以看到波段最小值由剛才的-1變?yōu)?。2.覆蓋度分類（密度分割）（1）對反演后的影像進行裁剪，將背景值改為-1 Toolbox > regions of interest > subset data from rois（2）在裁剪后的影像的圖層上點擊右鍵，選擇New raster color slice,點擊清除按鈕，

12、添加自己所需區(qū)間并設置顏色，單擊OK分類結果：5、 實驗總結（1）.在輻射定標中，定標參數(shù)設置中，要單擊Apply FLAASH Settings得到相應的參數(shù)，不然，在后面的大氣校正中中找不到相應文件。（2）. 在Radiance Scale Factor對話框中，它的作用是在單位未知的輻亮度值與浮點型輻亮度值之間做轉換，并且Scale Factor=浮點型或整型亮度圖像（單位未知）/ 浮點型輻射亮度。當各波段的輻亮度單位不一致時，選擇第一項，否則選擇第二項，因做輻射定標時已經(jīng)使縮放系數(shù)符合Flaash校正要求，因此此處的縮放系數(shù)為默認值1。（3）.

13、在確定Ground Elevation的時候，如果利用ENVI自帶的全球900米分辨率DEM數(shù)據(jù)計算，算出的高程為2.107千米，和實際的2.135相比，出現(xiàn)了錯誤。（4）. 選擇氣溶膠模型（Aerosol Model）時，沒有城市和工業(yè)影響的地區(qū)選擇Rural（鄉(xiāng)村）；混合80%鄉(xiāng)村和20%煙塵氣溶膠選擇Urban（城市），該模型適合高密度城市或工業(yè)地區(qū)；平靜、干凈條件下（能見度大于40km，即晴朗天氣）的陸地，只包含微小成分的鄉(xiāng)村氣溶膠時選擇Tropospheric（對流層）；由此可見，氣溶膠模型的選擇與城市、工業(yè)影響程度有關。（5）.利用ENVI軟件對landsat8影像進行輻射