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《遥感信息提取实习》实习报告
遥感信息提取实习
目 录
1. 绪言...................................................................3 1.1 实习时间............................................................3 1.2 实习目的............................................................3 1.3 实习任务............................................................3 1.4 实习内容............................................................3 1.5 实习基本要求........................................................4 1.6 实习参考文献........................................................5
2. 计算机图像分类处理.....................................................6 2.1 ETM遥感影像下载.....................................................6 2.2 图像预处理..........................................................6 2.3 图像裁剪............................................................7 2.4 图像分类............................................................7
3.矿化蚀变信息提取.......................................................22 3.1 图像下载...........................................................22 3.2 图像预处理.........................................................22 3.3 图像裁剪...........................................................23 3.4 矿化蚀变信息提取方法...............................................26
3.4.1 波段比值法.....................................................26 3.4.2 主成分分析法...................................................30 3.4.3 芒塞尔彩色空间变换法...........................................34 3.4.4 Crosta法.......................................................35 3.4.5 改进Crosta法..................................................37 3.4.6 波段比值的主成分复合法.........................................41
4. 实习心得..............................................................35
绪言
1.1 实习时间
两个星期（2010年6月28日－7月10日）
1.2 实习目的
通过遥感信息提取实习，巩固遥感课程所涉及的基本原理和方法，熟练操作遥感图像处理软件，解决生产实际中的一些问题。
1.3 实习任务
通过将遥感的基本原理跟数字图像处理中信息提取的具体方法相结合，利用遥感图像处理的专业软件（如PCI、ENVI、Imagine等）、图像处理通用软件（如Photoshop、Matlab等）实现遥感图像的多种方法的信息提取。熟练掌握图像增强、假彩色合成、图像分割、图像融合、图像分类、主成份分析（K－L变换）、彩色空间变换（IHS变换）、小波变换等信息提取的具体方法。
1.4 实习内容
本次实习主要包括以下两个方面的内容：
1 从网上下载各自家乡的ETM＋/TM遥感影像，选择合适的波段，采用不同的方法进行计算机图像分类处理，生成分类影像，为土地调查提供基础资料。
2 利用信息提取方法对我国西北新疆及蒙古西南的基岩裸露地区进行矿化蚀变信息提取，主要提取铁染信息和泥化信息，常用的方法有比值法、主成分分析法等。
1.5 实习基本要求
1 实习分组进行，2人一组；
2 对于实习内容1，要裁取30×40km2大小范围的影像，通过不同分类方法（至少三种）得到不同分类结果影像图，再生成标准影像图，并比较优劣；
3 对于实习内容2，要通过抽签进行分区，每组对应一个分区，每组根据分得的分区下载对应景号的ETM＋/TM遥感影像，并根据分区的坐标切取子区；
4 对于信息提取，不局限于常用的比值法、主成分分析法，可以查阅资料，获得其他新方法，并应用之；
5 所有影像都可以从网站查询和下载，ETM＋/TM遥感影像下载网站：http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/index.jsp；
6 要求每组独立完成所有实习内容，最终需要提交完整实习报告；
1.6 实习参考文献
教材：
彭望琭等，遥感概论，高等教育出版社； 参考书：
梅安新，彭望琭，秦其明著，《遥感导论》，高等教育出版社，2001；
朱亮璞主编，《遥感地质学》，地质出版社，1994；
Thomas M. Lillesand（美） 等著，彭望琭 余先川 等译，《遥感与图像解译（第四版）》，电子工业出版社；
周成虎，骆剑承等著，《遥感影像地学理解与分析》，科学出版社； 论文：
甘甫平,王润生等. 遥感岩矿信息提取基础与技术方法研究[M].北京:地质出版社,2004,11.
张玉君. 基岩裸露区蚀变岩遥感信息的提取方法[J].国土资源遥感,1998,36(2):46-53.
李国志,丛利民,王登科等. 光谱角技术在多光谱遥感蚀变异常提取工作中的应用[J].技术应用,2009,4:46-48.
张玉君,杨建民,姚佛军.多光谱遥感技术预测矿产资源的潜能——以蒙古国欧玉陶勒盖铜金矿床为例[J].地学前缘, 2007,14(5): 63-70.
甘甫平. 遥感岩矿信息提取基础与技术方法研究[D].博士学位论文,中国地质大学(北京),2001.
张玉君,曾朝明,陈 薇. ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用——方法选择和技术流程[J].国土资源遥感, 2003,56(2):44-50.
王日冬，刑立新. 矿床蚀变信息的遥感提取方法[J] . 世界地质，2000（19）4：397-401. 赵元洪,张福祥,陈南峰. 波段比值的主成份复合在热液蚀变信息提取中的应用[J] . 国土资源遥感,1991,3:12-16.
吕凤军,邢立新,范继璋等. 基于蚀变信息场的遥感蚀变信息提取[J]. 地质与勘探， 2006,42 (2):65-68.
张玉君，陈薇等. ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用——地质依据和波谱前提[J]. 国土资源遥感,2002,(4):30-37.
马建文. 利用TM数据快速提取含矿蚀变带方法研究[J]. 遥感学报，1997，1(3)：208-213.
计算机图像分类处理
2.1 ETM遥感影像下载
2.2 图像预处理
使用Export to和Transfer layers把所有的通道都放到同一个pix文件里:
加载图像：
2.3 图像裁剪
裁剪成30*40km的大小：
2.4 图像分类
点击Classify \\ Sessions…，在弹出的文件选取界面中选择用来分类的文件，再点击“打开”按钮，弹出如左图所示界面：
点击“New Session”按钮，弹出工作通道设臵界面，如下图：
在上图所示界面中需做的操作如下：
选择监督分类（Supervised）或非监督分类（Unsupervised）；上图选择监
督分类。
描述（Description）；
选择训练区时的显示通道组合（Red、Green、Blue）； 选择用来分类的原始数据通道（Input Channels）； 选择训练区存放的通道（Training Channel），只在监督分类中使用；
选择分类结果存放的通道（Output Channel）。
2.4.1 监督分类
在上图所示界面中设臵完毕，如下图：
Accept:
点击“Load Work Area…”按钮，弹出如下图界面：
用鼠标拖动矩形框选择一个操作区域（在本例中，“ImageWorks”主工作窗口影像图为100%调入，故矩形框包含了整个范围），然后点击“Load”按钮，则前面训练区选取界面变为如下图界面：
训练区选取的流程如下：
第一步，在训练区选取界面中点击“New”按钮，增加一个新类，如上上图
“Class Editing”标签下面表格区域所示，分别设臵“Value”、“Name”、“Colour”；
第二步，按下一个编辑按钮，如“Trace & Close”或“Polygon”等； 第三步，在上图所示窗口中图形区域拖拉鼠标形成封闭区域；
Preview:
（1） 训练区质量检查
关闭训练区选取界面，接下来可以检查训练区选取的质量，四种检查方法分别如下：
A 统计结果检查
在主工作窗口点击“Classify \\ Signature Statistics”，弹出如下图：
上边文本区域为分类特征标志；
下边文本区域为选中的某一类（上图选中第一类，即“water”类，灰度值为10）在用来分类的四个影像通道的均值与标准方差及样区像元数量；
检查依据：各类在四个通道的均值差异越大，则分类结果越好；某一类在各通道中的标准方差越小，则分类结果越好。
B 分离度检查
在主工作窗口点击“Signature Separability”或在上图中点击“Separability”按钮，弹出如下图：
上图提供了两种公式的分离度，即“Bhattacharrya Distance”与“Transformed Divergence”。
上图文本框区域以矩阵形式（Matrix）列出了各类之间的分离度，选择“Sorted List”，将以列表方式显示类间的分离度。
分离度数值优劣的标准如下：
1.900000~2.000000 优 1.000000~1.900000 较优 差，应将两类合并。 C 散点图检查
在主工作窗口点击“Classify \\ Scatterplot…”，弹出如下图：
散点图图形区域座标系与直方图图形区域座标系类似，图形的颜色表示在选
择的两个通道中对应灰度值的像元的数量。
检查依据：均值中心距离越远，则分类结果越好；椭球差异越大，分类结果越好。
D 直方图检查
在主工作窗口点击“Classify \\ Histograms…”并同时打开训练区选取界面，如下图：
在训练区选取界面选择要检查的类，直方图图形面板将显示该类在用来分类的各通道的直方图。
检查依据：如果直方图是单峰正态分布，则分类结果较好；如果是双峰分布，则该类可分出多类。
经过上述检查，如果发现选取的训练区不好，可以重新打开训练区选取界面，按下“Erase”按钮，在主工作窗口影像区域拖动鼠标修改训练区。如果接受选取的训练区，则进入下一步：在主工作窗口点击“Classify \\ Classify…”，弹出如下图：
上图中提供了三种监督分类的算法：
Parallelepiped 平行六面体 Minimum Distance 最小距离 Maximium Likelihood 最大似然 如果选择右边的复选钮，则按上述算法不能有效分类的像元将标记为“Null”类，灰度值为0。
在上图中设臵好参数，点击“Classify”按钮，即可完成分类，主工作窗口将显示分类的结果。
（2） 监督分类算法
A 最大似然法分类结果
B 平行六面体法分类结果
C 最小距离法分类结果
2.4.2 非监督分类
在主工作窗口点击“Classify \\ Sessions…”，在工作通道设臵界面中选择单选钮“Unsupervised”，如下图：
设臵好工作通道后，点击“Accept”按钮，进入下一个界面，如下图：
上图中提供了三种非监督分类算法：
K-Means K-均值聚类
Fuzzy K-Means 模糊K-均值聚类 IsoData 迭代自组织聚类
选择其中一种，在右边文本区域设臵好参数及其他选项，点击“Classify”按钮，
即可完成非监督分类。此时主工作窗口将显示分类结果。
非监督分类算法
A K-均值聚类法分类结果
Classification report：
B 模糊K-均值聚类法分类
6 波段比值的主成分复合法
直接输入TM5／TM7、TM4／TM3图像作变换，变换后的第一主成分(Pc— 1)包含着植被信息；第二主成分 (Pc-2)则突出了有意义的蚀变信息
比值运算是比例相关的，在进行主成分复合运算时要求输入的两个比值标准化，因而输入的两个比值均需先作SCAJE拉伸。变换后可得到第一主成分图和 第二主成分图。
Pc1图像中的高亮度区与植被指数图(TM4／TM3比值图像)上所示的高亮度区甚本一致，显示出它主要反映的是植被信息。而Pc2图像即为粘土矿物信息增强图像，图像上植被信息被很好地压抑了，呈现为暗色调。
首先作TM4／TM3比值运算：
将TM5／TM7（12）、TM4／TM3（22）得到的12,22做主成分分析：
Pc1图像中的高亮度区与植被指数图(TM4／TM3比值图像)上所示的高亮度区甚本一致，显示出它主要反映的是植被信息：
植被指数图(TM4／TM3比值图像：
由上面两图对比得知，上面两图的高亮度区甚本一致。 Pc2图像即为粘土矿物信息增强图像：
由图可知：图像上植被信息被很好地压抑了，呈现为暗色调
实习心得
