遥感技术应用综合实习报告(共80页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上遥感技术应用综合实习报告目录第一部分 地物的光谱反射率采集与处理一、实习时间11年12月21日二、实习地点主楼前三、实习目的1. 学习地物光谱的测定方法;2. 认识常见地物光谱反射率的规律;3. 学习绘制地物反射光谱曲线。通过野外测定地物光谱反射率,认识不同地物的反射光谱特性及其变化规律四、实习工具,记录表格,白板五、实验内容1、利用野外光谱仪采集水、土壤、植物、建筑材料等地物光谱数据,输出并整理数据。2、绘制不同地物光谱曲线,并运用导数、植被指数、红边、绿峰等方法处理并分析各地物光谱特征。六、具体实验步骤1、 首先确定需要测定的地物类型,任何不同地物都具有各自不同的
2、光谱特性,都可以作为测定目标。如:草地、灌木、乔木、水泥地、大理石地、水体等,植物还可以分为健康与不健康的,叶片还可以是成熟叶、嫩叶、枯叶、红色叶、工,黄色叶、枯叶、树枝等等,水体也可以分为无污染与有污染的。2、 确定测量时是采用顺光、逆光或顶光,然后放置标准板,标准板的位置应该与地物的位置一致。3、测量条件: 室内测定:植物叶片:叶片被采下,立即带回室内进行测量。土壤:干燥的各类型土壤,装在玻璃皿备用。 室外测定:选择晴朗无云,风力较小,视场范围内太阳直接照射,当地时间10:30-14:00间进行测定。4、纪录测量目标基本信息及环境参数对测量目标进行详细的描述,对测量环境条件进行详细描述。例
3、如:对植物来说,应记录植物的生长季节、生长状况、管理措施等。做观测笔记,包括天气状况(日光情况、云量、能见度等),地表状况(阴影程度、开阔程度、周围物体等),观测和记录人员的姓名等。5、安装仪器并观测地物反射波谱(1)仪器准备:完成光谱仪、计算机之间的接线,检查各种插头和各设备间是否正确连线,电源供电是否正常,试验仪器运转是否正常。打开参考板盒盖,检查是否水平。完成光谱仪的观测时间设置和其他有关设置(文件保存目录、文件名等)(2)测量步骤:室内:光源照向参考板(白板)进行优化(optimization);室外:记录开始观测的时间,将野外光谱仪的进光孔垂直向下,测量反射参考板不遮阴反射辐亮度,测
4、量暗电流; 测量目标反射率; 记录结束的时间。(3) 要求每种地物记录观测值5次。七、观测结果1、反射波谱曲线的绘制以波长为横轴,反射率为纵轴,地物反射率观测值取平均值,画出非绿色植物和绿色植物的光谱反射曲线。如下图:2、光谱特征参数计算2.1 光谱微分 光谱微分技术就是通过对反射光谱进行数学模拟,计算不同阶数的微分值,以提取不同的光谱参数。应用光谱微分技术能够部分消除大气效应、植被环境背景(阴影、土壤等)的影响,以反映植物的本质特征。 光谱微分公式(以二阶为例)为:式中,为 波长,为波长 处的一阶微分光谱, 为相邻两波段间的波长间隔。 2.2 光谱积分 光谱积分就是求光谱曲线在某一波长范围内
5、的下覆面积。2.3 求红边面积 根据一阶导数光谱,求取红边面积,计算680nm-780nm一阶导数光谱曲线与坐标轴之间包含的面积。2.4 植被常用光谱特征参数特征参数表定义定义与描述Rg绿峰反射率:波长510-580nm范围内最大的波段反射率绿峰位置,Rg对应的波长位置(nm)Ro红谷反射率,波长640-700nm范围内最小的波段反射率Dr红边680-780nm内一阶微分光谱中的最大值红边位置:Dr对应的波长位置(nm)PRI(R570-R531) / (R570+R531)VOG2(R734-R747) / (R715+R726)VOG3(R734-R747) / (R715+R720)Rg
6、/Ro绿峰反射率(Rg)与红谷反射率(Ro)的比值(Rg-Ro)/(Rg+Ro)绿峰反射率(Rg)与红谷反射率(Ro)的归一化值计算后表柏树草乐昌含笑(新)乐昌含笑(黄)乐昌含笑(枯)雷竹松(新)松(黄)松(枯)红边面积0.46 0.53 0.42 0.32 0.19 0.32 0.44 0.48 0.14 绿峰反射率Rg0.14 0.22 0.11 0.24 0.09 0.10 0.16 0.23 0.19 绿峰位置g545544546552580543546546580红谷反射率Ro0.05 0.08 0.04 0.09 0.14 0.06 0.06 0.07 0.28 红边0.01 0.
7、01 0.01 0.02 0.00 0.01 0.01 0.02 0.00 红边位置705692698684680709695691680PRI-0.12 -0.10 -0.10 0.01 0.28 -0.11 -0.08 -0.06 0.11 VOG2-0.03 -0.03 -0.03 -0.01 -0.04 -0.04 -0.02 -0.01 -0.02 VOG3-0.03 -0.03 -0.03 -0.01 -0.04 -0.04 -0.02 -0.01 -0.02 Rg/Ro2.66 2.67 2.60 2.60 0.59 1.69 2.62 3.19 0.69 (Rg-Ro)/(Rg
8、+Ro)0.45 0.46 0.45 0.44 -0.26 0.26 0.45 0.52 -0.18 叶绿素2.53 55.21 35.77 3.53 6.43 12.17 16.03 3.37 2.00 八、结果分析1、对多个地物的反射光谱曲线特征比较分析例如:如图,总体上,水泥地和裸地随光谱的升高几乎不变甚至有下降的趋势,变化幅度不大;其他四种地物总体上还是呈现上升的趋势。细节上,水泥地在光谱675nm和850处各有一个高峰,而在575nm处又一个明显的低谷;灌木在400nm675nm范围内光谱曲线变化不大,在675nm处开始陡然上升;草地也是400nm675nm范围内光谱曲线变化不大,在
9、675nm处开始陡然上升,并且灌木草地都在850nm达到最高峰时又开始陡然下降;针叶与草地的变化趋势十分相似,不同的是光谱反射率总比草地要低。2、光谱特征参数分析2.1 值被的反射波谱特征1)不同种类的植物具有相似的反射波谱曲线2)可见光区域,由于叶绿素的强烈吸收,植物的反射、透射率均低,仅在0.55附近有一个10%20%的反射峰而呈绿色。3)近红外区域,在0.7-1.3之间形成5060%的反射法,由于不同种植物的叶内细胞结构差异大,不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值,故是区分植物种类的最低波段。4)1.45、1.95、2.7为中心的三个吸收带为水吸收带,高斯曼发现,还三人吸收带之间的两
10、个反射峰(1.65及2.2)上,各值与费多汁植物反射率差别非常明显。2.2 土壤的反射波谱特征1) 反射率:与土壤之地、有机质含量、氧化含量和含水量及盐分等因素有关:粉沙砂土腐殖质2) 反射光谱曲线由可见光到红外呈舒缓向上的缓倾延 第二部分 遥感影象判读与制图一、实习时间(1)实地考察:12月21日;(2)遥感影象判读与制图:12月2228日。二、实习地点(1)实地考察:浙江农林大学东湖校区以及周围后山。(2)遥感影象判读与制图:学院机房。三、实习目的和要求通过本次实习掌握遥感图像目视判读的方法和步骤(判读标志、判读方法、判读步骤、转绘方法);理解水体判读(地貌、河流、湖泊)、地貌判读(地形形
11、态、流水地貌)、植被和土壤判读、居民地和道路判读等地理要素目视分析的一般方法。通过本次实习要求同学们学会判读一个地区的土地利用现状,并利用相关软件绘制土地利用专题地图。四、实习材料和工具浙江农林大学东湖校区及周围区域遥感图像TM和SPOT、ERDAS IMAGINE、ArcGIS软件。五、实习内容1、实地考察12月23日实地考察。提示:考察过程与感悟要求:写出TM和SPOT图像上各种地物的目视判读标志,2、室内制图12月2529日室内制图。提示:利用ERDAS IMAGINE或ArcGIS,通过目视判读,采用跟踪矢量化方法,绘制土地利用专题地图。3、专题地图的制作 提示:把数字化工作完成的图导
12、成.shp格式,然后利用ArcGIS 软件进行专题地图的制作。双击图左边的属性框对不同地物进行进行分级填色。最后的过程就是出图,设定图例,指北针,以及地图的名称,制图时间和制图人等地图信息。要求:写出专题题图制作过程,并打印专题图。第三部分 图像预处理一、原始数据导入ERDAS IMAGE软件、查看头文件,了解数据的详细信息。传感器:TM图像获取时间:2007/03/29 02:26:10轨道号: D 坐标:N30.32 / E119.88 格式:BSQ行数、列数:numLines = 5733L;numPixels = 6794L;单元格大小:pixelSpacing = 3.0000e+0
13、1;lineSpacing = 3.0000e+01;、数据格式转换。二、图像裁减将图像裁减成与研究区范围一致,点击Utility-Inquire Box 参照spot影像,框选需要的地图区域,适当进行调整: 选择DataPrep按钮,点击SubsetImage,选择要裁剪的原图,以及输出的路径,点击FromInquireBox,即从上面的图中所选的坐标范围选取坐标。选择OK。 裁剪后的图像如图所示:三、几何校正1、显示图像 在ERDAS图标面板中单击Viewer图标,打开两个窗口(Viewer#1、Viewer#2),在Viewer1中打开一幅需要纠正的遥感图像(tmla.img),在Vie
14、wer2中打开另一幅供选择地面控制点坐标的地理参考图像(spotla.img)。将两个窗口平铺放置。2、调用几何纠正模型在Viewer1菜单中选择Raster | Geometric Correction ,出现如下对话框:图:SET GEOMETRIC MODEL 对话框该对话框供选择遥感图像纠正模型。对于TM图像,选择多项式模型Polynomial,然后点OK。显示几何纠正工具,同时显示多项式属性对话框。(如果在ERDAS的图标面板菜单条或图标面板工具条启动,则系统提示确定需要纠正的图像)。 该窗口显示几何纠正由三个模块组成:设置多项式纠正模型参数,启动控制点工具以及灰度重采样。先显示的是
15、多项式纠正模型参数对话框。图:选择多项式次数对话框Polynomial Order 表示多项式纠正采用的次数,一般选择2次多项式。在Projection标签页下单击Add/ChangeProjection按钮,按如下图设置投影: 图:设置投影点击OK,关闭多项式属性对话框。出现地面控制点(GCP)工具参考设置对话框:图:控制点(GCP)工具参考设置对话框该对话框表示选择控制点的途径。本次纠正是在显示的图像里选择GCP,故选择Existing Viewer,点击OK,对话框关闭后出现:选择参考图像提示框3、启动GCP TOOL图: 几何纠正时呈现的所有图框屏幕显示如图2.10,包括两个放大的视窗
16、Viewer3,Viewer4,分别是两个主视窗Viewer1,Viewer2中两个关联方框的放大框。以及GCP TOOL:包含菜单和工具图标,图标下面显示两幅图像坐标数据,开始选取控制点。连接框对应的放大框。4、控制点的选择控制点的选择是几何纠正的关键。步骤如下:4.1 VIEWER1中选择明显点 移动连接框,寻找明显地物点如道路交叉点,在GCP TOOL中点击,进入GCP选择状态,光标显示为十字,表示可以选择同名点,在Viewer3中明显点上点左键,在GCP 数据记录表中显示该点的图像坐标。4.2 在VIEWER2中的选择同名点 在Viewer2中移动连接框,到与Viewer3中对应的同名
17、点位置,在GCP TOOL中点击,在Viewer4中明显点上点左键,系统在GCP 数据记录表中自动显示该点的地面坐标。在主窗口和放大窗口中系统会显示GCP #1,表示选择的第一对同名点,其颜色可以在GCP TOOL中重新设定。此时GCP TOOL显示为:XInput: 图像坐标XRef: 地面坐标Point#: 点号Color: 显示的颜色VIEWER1、VIEWER2同名点控制点的选择根据多项式纠正的要求,同名点对至少要在7对以上,重复1,2两个步骤,直到选择的控制点数满足纠正的数量要求。当选择了六对同名点后,第七个及以上同名点的选择:只需在Viewer1中选择一个明显点,其同名点会在Vie
18、wer1中自动显示,如果位置有误差,可以用鼠标左键调整点位,确保选择的是同名点。系统自动计算得到单点误差和其贡献。此时在GCP TOOL中显示的内容有: 同名点点号Point ID# :共选择8个,点号为1-8;颜色Color:GCP在窗口中显示的颜色,这里用红色;图像坐标X input :Y input,指需要纠正的图像的像点坐标;对应的同名点地面坐标X Ref. ,Y Ref.;同名点类型Type :控制点Control;模型计算后地面控制点的残差X Residual ,Y Residual;每个地面点中误差RMS Error;每个点的贡献Contrib,及匹配程度Match。当控制点数量
19、超过7个时,点击,后面四项由模型自动计算得到。全部控制点平差后的精度显示在右上角,只有当Total小于一个像元时,才满足纠正精度要求,继续后面的重采样。图:控制点的的总体误差4.3 检查点采集:检查点的选取是为了验证控制点的精度.首先设置点的类型为Check,Edit/Set Point Type/Check,然后按照前面选择控制点的方法选择检查点。选四个控制点,点击,在相应的栏内显示检查点的残差(图2.15、2.16):其精度在一个像素之内,所以原先选择的8个控制点的精度满足要求。4.4 计算变换参数显示多项式中A,B的值一般在选择好控制点后系统自动计算变换参数。或者在多项式纠正模型参数对话
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