ERDAS應(yīng)用講義[共81頁]

主講人：主講人：鄧文勝鄧文勝88661099-8168第五章ERDAS8.5介紹 一、.ERDAS啟動與退出 雙擊桌面ERDAS圖標(biāo)，Viewer視窗同時出現(xiàn)。 退出時，只需選擇主菜單中的Session菜單，選擇”Exit Imagine”二.模塊介紹 1.Viewer 2.Import/export 3.Data Preparatiuon 4.Composer 5.Interpreter 6.Catalog 7.Classifier 8.Modeler 9.Vector三、Viewer模塊1.改變圖像顯示波段 在視窗菜單上選擇Raster,點擊Band Combinations,選擇波段，點擊OK2.圖像點查詢 點擊視窗工具條上的光標(biāo)查詢按鈕，彈出所在點的信息窗口。 點擊箭頭可改變位置3.查看圖像圖層信息 點擊工具欄上的Information按鈕。 顯示行數(shù)、列數(shù)、數(shù)據(jù)類型、文件數(shù)據(jù)值的統(tǒng)計信息、坐標(biāo)、投影、直方圖、像素值等信息。點擊EDIT菜單可進行圖像信息編輯4.顯示一幅多波段圖像的所有波段 在視窗菜單中點擊File/Open/Multi Layer Arrangement 項，打開”O(jiān)pen Multi Layers”對話框，選擇“l(fā)anier.img”. 點擊 OK,會同時打開多個視窗，圖像的不同波段顯示在不同的視窗中。 檢測紅外和可見光波段的差異。多窗同時聯(lián)動。5.多視窗連接 打開兩個視窗 在主菜單中”Session”菜單，點擊Tile Viewers命令，多個視窗平鋪在顯示器內(nèi)。 如在Viewer#1個打開Lanier.img，在Viewer#2中打開insoils.img（同一地區(qū)） 在Viewer#1中按鼠標(biāo)右鍵，選擇Link/Unlink，聯(lián)接。 解除連接，可以關(guān)閉一個視窗。6.AOI工具（Area of Interest) 點擊視窗中的 AOI菜單項，選擇AOI Tools，彈出AOI工具。 點擊某工具可以看它的工具。主要有選擇AOI，選擇框內(nèi)元素、生成矩形區(qū)域、生成橢圓形AOI區(qū)域，生成點AOI、種子工具。等。7.圖像面積量測 點擊視窗工具條上的量測按鈕，彈出量測工具窗口?？梢粤繙y長度、面積，確定點的位置。 方法：用AOI工具勾出量測范圍，而后在勾畫區(qū)域內(nèi)雙擊鼠標(biāo)左鍵，彈出AOI工具屬性框，可以選擇面積、周長的單位，如米、英尺等。面積量測和長度量測8.文件圖層操作 在一個視窗打開多個文件圖層，包括圖像文件 AOI圖層、注記文件等，可以應(yīng)用View中的Arrangementlayer命令，彈出調(diào)整圖層對話框，對圖層進行上下位置調(diào)整、圖層刪除、圖層保存等。 在調(diào)整圖層對話框中的圖層上點擊鼠標(biāo)右鍵，彈出快捷菜單，可以進行圖層刪除、亮度、對比度調(diào)整等。四、圖像裁剪（Subset Image） 規(guī)則裁剪：是指裁剪圖像的邊界范圍是一個矩形，通過左上角和右下角的坐標(biāo)，可以確定圖像裁剪位置，整個裁剪過程比較簡單。 點擊Data Preparation菜單,選擇Subset Image，彈出對話框。輸入下列參數(shù)： 輸入文件名稱、輸出文件名稱、坐標(biāo)類型、裁剪范圍、輸出數(shù)據(jù)類型、輸出文件類型，輸出像元波段。點擊OK不規(guī)則裁剪 必須事先生成一個完整的多邊形區(qū)域，如一個AOI多邊形，左上角和右下角取多邊形邊界的最大值。ARC/INFO多邊形裁剪分兩步：1)將ARC/INFO多邊形轉(zhuǎn)換成柵格圖像文件。 點擊Vector，Vector to Raster,設(shè)置參數(shù)，點擊OK。 2)通過掩膜運算（MASK）實現(xiàn)圖像不規(guī)則裁剪。注意：進行掩膜的兩幅圖像的投影信息必須相同，否則不能進行運算。 點擊Interpreter圖標(biāo)，選擇Utilities，點擊Mask命令，彈出Mask對話框。Mask 在Mask對話框中輸入下列參數(shù)：輸入圖像文件名稱：germtm.img輸入掩膜文件名稱:vtor.img點擊Setup Recode設(shè)置裁剪區(qū)域內(nèi)新值(New Value)為1，區(qū)域外取0值，這也稱二值化。五、幾何校正(geometric Correction)遙感影像幾何變形的原因遙感影像幾何變形的原因（P103106）1）遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化）遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響；的影響；2）地形起伏的影響；）地形起伏的影響；3）地球表面曲率的影響；）地球表面曲率的影響；4）大氣折射的影響；）大氣折射的影響；5）地球自轉(zhuǎn)的影響。）地球自轉(zhuǎn)的影響。幾何變形的結(jié)果幾何變形的結(jié)果1。像點位移；看圖4.22，圖4.23（a)，圖4.252。像元對應(yīng)地面寬度的變化；圖4.21(a)，圖4.23（b)，3。圖像邊緣壓縮；圖4.244。影像偏移。圖4.26幾何校正的目的幾何校正的目的1）確定校正后的圖像的行列數(shù)；2）找到新圖像中每一像元的亮度值。幾何校正方法（幾何校正方法（P107111）1）建立圖像校正前后的坐標(biāo)關(guān)系。多）建立圖像校正前后的坐標(biāo)關(guān)系。多項式計算求系數(shù)；項式計算求系數(shù)；2）確定校正后圖像的亮度值。方法有：）確定校正后圖像的亮度值。方法有：最近鄰法、雙線性內(nèi)插法、三次卷積最近鄰法、雙線性內(nèi)插法、三次卷積內(nèi)插法。各有優(yōu)缺點。內(nèi)插法。各有優(yōu)缺點。幾何校正后的問題幾何校正后的問題1）圖像的亮度不連續(xù)；）圖像的亮度不連續(xù)；2）精度有影響。最近鄰法計算量）精度有影響。最近鄰法計算量小方法簡單精度低，三次卷積方法小方法簡單精度低，三次卷積方法計算量大方法復(fù)雜精度高計算量大方法復(fù)雜精度高 圖像幾何校正（或確定地理參考坐標(biāo)系）是將數(shù)字圖像投影到平面上，使其符合地圖投影系統(tǒng)（如UTM）的過程，即將地圖坐標(biāo)系統(tǒng)賦予數(shù)字圖像的過程。同時，校正也可以通過數(shù)據(jù)重采樣，改變每個像元的柵格尺寸（如TM30m)。 圖像的幾何校正通常將圖像校正到一幅地形圖上或一幅已經(jīng)校正的圖像上。1.何時校正(When to Correct?) 準(zhǔn)備精確硬拷貝輸出； 為使用其它GIS軟件積累數(shù)據(jù)； 確定圖像中可見特征的地圖位置； 生成一個具有現(xiàn)實世界面積量度的GIS數(shù)據(jù)。2.何時配準(zhǔn)（When to Registration) 用同一地區(qū)不同時相的遙感影像做動態(tài)變化分析； 數(shù)據(jù)重采樣，改變圖像的柵格尺寸以便與其它圖像數(shù)據(jù)匹配；3.幾何校正步驟 地面控制點的選??； 計算變換矩陣參數(shù)； 圖像重采樣生成一個輸出圖像文件；4.基于ERDAS的幾何校正過程 1)打開兩個Viewer顯示被校正圖像和參考圖像； 2)啟動幾何校正模塊：RasterGeometric CorrectionSet Geometric Model：選擇多項式法(polynomial) ，定義多項式階數(shù)（polynomial order:2)，定義投影(projection參數(shù)：map units:meter;add/change projectioncustomprojection type:gauss krugerkrasovskylongtitude:111false easting:500000，按ok按鈕close。 3)啟動控制工具: GCP Tool Reference Setup選擇existing Viewerok點擊參考圖像Viewerok4)采集地面控制點：（控制點選取原則P112）兩圖像中找對應(yīng)點；計算變換矩陣；重采樣圖像；保存幾何校正模式。六、圖像解譯（Image Interpreter)選擇圖像解譯菜單，彈出圖像解譯模塊：空間增強（Spatial Enhancement)輻射增強（Radiometric Enhancement)光譜增強（Spectral Enhancement)高光譜工具（Hyper Spectral Tools)傅立葉變換（Fourier Analysis)地形分析（Topographic Analysis)地理信息系統(tǒng)分析(GIS Analysis)其它實用功能（Utilities)1.空間增強(Spatial Enhancement) 通過改變單個像元及其相鄰像元的值來增強圖像。空間增強針對空間頻率做處理，空間頻率是一幅圖像任意部位單位距離上亮度值變化的個數(shù)。包括 空間濾波 卷積增強（Convolution) 非定向邊緣增強（Non-directional Edge) 聚焦分析（Focal Analysis) 分辨率融合（Resolution Merge)空間濾波（Filter) 低空間頻率與低通濾波：低空間頻率指圖像中像元的亮度值連續(xù)變化緩慢，如海面。低通濾波是增強圖像中低空間頻率部分，抑制高空間頻率信息。用低頻核（Low Pass Kernel)處理圖像。 高頻圖像與高通濾波：與上相反。卷積增強（Convolution) 它是將整個圖像按像元分塊進行處理，用于改變圖像的空間頻率特征。卷積增強的關(guān)鍵是卷積核系數(shù)矩陣的選擇。 低頻核低通濾波能消除圖像上的斑點或平滑高程。 高頻核能提高空間頻率，用作邊緣增強，邊界高亮度，但不一定將其他物體消去。 邊緣檢測（又稱0值濾波）：即卷積核中所有系數(shù)和為0，可以將低頻區(qū)域平滑或變成0，將高頻區(qū)域產(chǎn)生強烈對比度，輸出圖像只有邊界和0。非定向邊緣增強（Non-directional Edge)它用兩個通用濾波器（Sobel濾波器和Prewitt濾波器），首先通過兩個卷積核分別對遙感圖像進行邊緣探測，然后將兩個正交結(jié)果進行平均化處理。執(zhí)行過程如下：Interpreter Spatial Enhancement Non-directional Edge聚焦分析（Focal Analysis) 聚焦分析類似卷積濾波的方法對圖像進行多種分析，其基本算法是在所選擇的聚焦窗口范圍內(nèi)，根據(jù)所定義的函數(shù)，應(yīng)用窗口范圍的像元數(shù)值計算窗口中心像元值，從而達到圖像增強的目的。Interpreter Spatial Enhancement Focal Analysis分辨率融合（Resolution Merge) 它是對不同空間分辨率圖像的融合處理，使融合后的圖像既具有較好的空間分辨率又有多光譜特性。如TM與SPOT融合Interpreter Spatial Enhancement Resolution MergeDmtm.img與spots.img2.輻射增強 它是對單個像元值進行變換達到圖像增強的目的。包括： 查找表拉伸（LUT Stretch) 直方圖均衡化（Histogram Equalizatiuon) 直方圖匹配（Histogram match) 亮度反轉(zhuǎn)（Brightness Inverse) 去霾處理（Haze Reduction) 降噪處理（Noise Reduction) 去條帶處理（Destripe TM Data)查找表拉伸（LUT Stretch） 查找表拉伸是對比度拉伸的總和，是通過修改圖像查找表（Look UP Table)使輸出圖像值發(fā)生變化。可以進行線性拉伸、分段線性拉伸、非線性拉伸等處理。操作如下： Interpreter Radiometric Enhancement LUT Stretch:例mobbay.img直方圖均衡化（Histogram Eqalization) 它實質(zhì)上是對圖像進行非線性拉伸，重新分配像元值，使一定灰度范圍的像元數(shù)量大致相等。 Interpreter Radiometric Enhancement Histogram Equalization:例lanier.img直方圖匹配（Histogram Match) 直方圖匹配是對圖像查找表進行數(shù)學(xué)變換，使一幅圖像的直方圖與另一幅圖像類似，它經(jīng)常作為相鄰圖像拼接或應(yīng)用多時相遙感圖像進行動態(tài)變化研究的預(yù)處理工作，通過直方圖匹配可以部分消除由于太陽高度角或大氣影響造成的相鄰圖像的效果差異。Interpreter Radiometric Enhancement Histogram Match如mosaic1.img和mosaic2.img亮度反轉(zhuǎn)（Brightness Inverse) 它是對圖像進行線性或非線性取反，產(chǎn)生一幅與輸入圖像亮度相反的圖像，原來亮的變暗，原來暗的變亮。去霾處理（Haze Reduction) 它的目的是降低多波段圖像或全色圖像的模糊度。降噪處理（Noise Reduction 它是利用自適應(yīng)濾波方法去除圖像中的噪聲，該技術(shù)在沿著邊緣或平坦區(qū)域去除噪聲的同時，可以很好地保持圖像中的一些微小細節(jié)。3.光譜增強（Spectral Enhancement) 它是基于多波段圖像對每個像元的亮度值進行變換，達到圖像增強的目的。包括 主成分分析（Principal Components) 主成分逆變換（Inverse Principal Components) 去相關(guān)拉伸（Drcorrelation Stretch) 纓帽變換（Tasseled Cap) RGB to HIS HIS to RGB 指數(shù)（Indices)主成分變換（Principal Components) 是一種常用的數(shù)據(jù)壓縮方法，它可將具有相關(guān)性的多波段數(shù)據(jù)壓縮到完全獨立的較少的幾個波段上，使圖像更易于解譯。 Interpreter Spectral Enhencement PCA:例lanier.img主成分逆變換（Inverse Principal Components) 它是將主成分變換獲得的圖像重新恢復(fù)到RGB空間，應(yīng)用時，輸入的圖像必須是由主成分變換得到的圖像，而且必須有當(dāng)時的特征矩陣參與變換。Interpreter Spectral Enhencement IPC去相關(guān)拉伸（Decorrelation Stretch) 它是對圖像的主成分進行對比度拉伸處理，而不是對原始圖像進行拉伸。 Interpreter Spectral Enhencement DS纓帽變換（Tassled Cap) 它主要是在植被研究中將原始圖像進行旋轉(zhuǎn)，優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)顯示結(jié)果。 該變換的基本思想是：多波段（N波段）圖像可以看作是N維空間，每一個像元都是N維空間中的一個點，其位置取決于像元在各個波段上的數(shù)值。 Interpreter Spectral Enhencement TC:例lanier.img和custom_matrix色彩變換（GRB to IHS） 它是將遙感圖像從紅（R）、綠（G）、藍（B）三種色彩組成的彩色空間轉(zhuǎn)換成以亮度（I）、色度（H）、飽和度（S）作為定位參數(shù)的彩色空間，以便使圖像的顏色與人眼看到的更為接近。 Interpreter Spectral Enhencement RGB to HIS:例dmtm.img色彩逆變換（HIS to RGB） 與上述色彩變換對應(yīng)進行。指數(shù)計算（Indices) 將遙感圖像不同波段的灰度值進行各種組合運算，計算礦物及植被的常用比率和指數(shù)，如植被指數(shù)（NDVI）等。 NDVI=（IR-VR）/（IR+VR） Interpreter Spectral Enhencement Indices地形分析（topographic Analysis) 坡度分析（Slope) 坡向（aspect)分析 地形校正（Topographic Normalize) 這些操作都必須用到DEM（Digital Elevation Model).如示例中的indem.img文件，文件的值表示各相應(yīng)位置的高程值，用灰度變化來表示高度變化。GIS分析1.鄰域分析(Neiborhood) 常用來作圖像分類后的優(yōu)化處理。 眾數(shù)：可清除一些細碎的柵格斑； 總和：類型值之和。 平均：類型值加權(quán)平均 InterpreterGIS analysisNeiborhood243114233指標(biāo)分析(Index) 將兩個專題圖，按所定義的權(quán)重因子進行相加或相減、或相除，生成一個新的專題圖。 (A-B)/(A+B)=C InterpreterGIS analysisIndex: 例(inslope.img*2+insoil.img*1)疊加分析（Overlay) 將兩個專題疊合生成一個新的專題圖。 InterpreterGIS analysisOverlay:例(inlandc.img和input.img)，取max函數(shù)七、圖像分類( Image Classification) 無監(jiān)分類和有監(jiān)分類方法： 無監(jiān)分類運用ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique),完全按照像元的光譜特性進行統(tǒng)計分類，常 用于對分類地區(qū)不了解的情況。原始圖像 的所有波段都 參與分類運算，分類結(jié)果往往是各類像元數(shù)大致相等。由于人為干預(yù)少，自動化程度高。無監(jiān)分類過程 初始分類； 專題判別； 同類合并； 色彩確定； 分類后處理； 色彩重定義； 柵格矢量轉(zhuǎn)換； 統(tǒng)計分析。有監(jiān)分類 要定義支持假設(shè)的條件和變量，建立不同地類與光譜值的對應(yīng)關(guān)系，比無監(jiān)分類更多地要人為控制，常用于對該研究區(qū)域比較了解的情況 。有監(jiān)分類過程 顯示圖像； 啟動特征編輯器； 訓(xùn)練樣地的建立與修改； 訓(xùn)練樣地的評價；好，則進行下一步；不好則重建立訓(xùn)練樣地。 進行有監(jiān)分類； 分類圖的后處理； 分類圖結(jié)果圖。 分類特征統(tǒng)計； 柵格矢量轉(zhuǎn)換。分類結(jié)果評價 打開原始圖像，以便進行目視檢查； 打開計算機進行有監(jiān)分類和無監(jiān)分類的結(jié)果圖； 啟動分類精度評價菜單。 點擊圖像分類圖標(biāo)(Image Classification)Image Classification Accuracy Assessment選擇Edit 點擊Create/Add Random Points OK選擇View Show All命令再在Reference欄輸入實際類型 ；產(chǎn)生分類評價報告。分類結(jié)果后處理 GIS分析： Image Interpreter GIS Analysis 地物的形狀信息和空間關(guān)系信息的獲取以作為模式識別的依據(jù)。 1、地物邊界跟蹤（數(shù)字化空間間信息） 2、形狀特征描述與提?。▽傩院筇幚恚?3、空間關(guān)系特征描述與提?。▽傩院筇幚恚?這里主要介紹ERDAS的矢量信息的獲取（采集）與處理遙感圖像多種特征的抽取VECTOR模塊應(yīng)用 1、新建vector文件： File/new/vector/ poly,line,annotation Save /top layer 2、打開vector文件，查詢屬性信息 Vector/attributes/查看字段及記錄，periarea字段值都是空的 3、建立拓撲關(guān)系。 Vector菜單/clean vector layer/輸入文件、輸出新文件，選擇feature/poly or line/ok 重復(fù)步驟2。Vector模塊其他應(yīng)用 1、裁剪與鑲嵌 Subset vector layer Mosaic polygon layer 2、柵格與矢量轉(zhuǎn)換 Vector to raster Raster to vector八、空間建模 模型是復(fù)合或操作一些已存在的柵格數(shù)據(jù)層，生成一些新的柵格數(shù)據(jù) 層的過程。 啟動模型生成器； 點擊Modeler圖標(biāo) Model Maker 定義模型的組成部分并連接； 定義對象； 定義函數(shù)； 運行模型 三個輸入圖像：slope.img（1,0), landcover.img(0,1,4), floodplain.img 函數(shù)：條件函數(shù)(Tourguide.pdf P351) 輸出圖像sensitivity.img圖像解譯專家系統(tǒng) 知識庫(knowledge base) 產(chǎn)生式規(guī)則 Classifier/knowledge engineer Open lanier.ckb了解分類過程 假設(shè)條件：即要分的類型 產(chǎn)生式規(guī)則:ifthen，多個條件并或交 變量(波段、交通圖、高程、坡度、侵蝕度、Virtual GIS 虛擬世界（看virtual GIS tour.pdf)P17 1、顯示DEM。file/open/DEM/DEMmerge_sub.img同時選擇Rasteroptions選項，改分辨率（level of Details)，設(shè)為12，降低分辨率，瀏覽速度快些。 2、疊加?xùn)鸥駡D像。file/open/raster/XS_truecolor_sub.img，同時選擇Rasteroptions選項，改分辨率（level of Details)，設(shè)為25，降低分辨率，瀏覽速度快些。 3、設(shè)置Sun position. view/sun position/改變太陽方位和高度，選擇advanced/改變年月日和時間。4、設(shè)置DEMExageration. view/scene properties/DEM/Exageration輸入2 設(shè)置Background/backgroun type/fade color/fade sky/30 degree 設(shè)置Motion/motion speed 25/terrain offset 350ok Virtual GIS 5、創(chuàng)建lable feature 打開圖像xs_truecolor_sub.img 新建annotation層（文本text,或符號），保存。 6、添加annotation layer 到VGIS視窗 File/open/annotation layer/malyna.ovr選中options選項 7、創(chuàng)建工程file/save/project as 即可Virtual GIS 飛行Virtual GIS 飛行模式選擇（五種）Navigation/position,target,dashboard,terrain,select看飛行視窗轉(zhuǎn)換三維景觀成二維的以便編輯飛行路徑。在視窗中點擊轉(zhuǎn)換圖標(biāo)，新的二維窗口出現(xiàn)。即可以編輯飛行路線。Virtual GIS 飛行路徑P41 Navigation/Flight path editor/點擊二維窗口，勾出路徑即可 點擊apply 圖標(biāo)，飛行的路線坐標(biāo)點即出現(xiàn)。 調(diào)整飛行高度,Flight path editor/edit/set elevationVirtual GIS 設(shè)置飛行路線顏色Flight path editor/utility/Flight Line properties/Flight line/apply設(shè)置飛行模式Flight/set flght mode/ 三種選擇其一，然后apply/開始飛行保存飛行路線，關(guān)閉。Virtual GIS 可以疊加矢量數(shù)據(jù)。P50 打開DEM/vgis_30m.img/levelof detail 27/ok 打開Raster/ortho.img/level of detail 90 打開Vector/virtualgis/va_bldgs/extend vertical/polygon hight attr/Hight/ok 選擇View菜單，設(shè)置scene properties/motion/using percent 75%,不選擇collesion detect.P52Virtual GISBackgroundimagesky.img選擇對象Vector/attributor/recoder 150，則在飛行時是高亮顯示的Vector/move to selected objects/fly創(chuàng)建一個模型：File/new/model layer, model菜單被增加到窗口中，Virtual GISModel/model labrary/corbra2Edit/import model/close在主窗口中模式選擇select在視窗中點擊飛機模型Model/model properties/applyUtility/move to selected model/flyModel/orientation/增加另一個模型：Model/model labrary/import model/archtect/erdashouseEdit/import model/close