Experimento 4 Medición del espectro característico de imágenes de teledetección
I. Propósito del experimento
Aprender a utilizar la función Perfiles del software ENVI para medir el perfil espectral de reflectancia del suelo de imágenes de teledetección en las direcciones X, Y y cualquier dirección horizontal. , así como la medición del espectro de reflectancia del suelo del perfil Z (dimensión espectral) Dirección), domine el uso de DN
DN: Número digital, valor de brillo de píxeles de la imagen de detección remota. -Fórmula de reflectancia, convierte el valor DN de la imagen en un valor de reflectancia y compara y analiza la diferencia entre el perfil de valor DN y el perfil de valor de reflectancia.
II.Contenido del experimento
(1) Medir el perfil del espectro de reflexión de los objetos terrestres en las direcciones X, Y y cualquier dirección de la imagen de detección remota TM;
(2) Medir el perfil Z (dirección de la dimensión espectral) perfil del espectro de reflexión del objeto terrestre de seis objetos terrestres típicos: agua, montaña de roca kárstica, montaña de roca clástica, tierras de cultivo, área urbana y aeropuerto;
(3 ) Utilice DN para calcular la reflectancia. Análisis comparativo de las diferencias entre perfiles DN y perfiles de reflectividad.
3. Requisitos experimentales
Vea previamente este experimento y observe atentamente la demostración del profesor. Domine la producción de las direcciones ENVI X, Y y los perfiles espectrales de reflectancia del suelo en cualquier dirección; domine la producción del perfil ENVI Z (dirección de dimensión espectral); aprenda a utilizar los valores DN para convertir imágenes en reflectancia. Los resultados de las mediciones se archivan. Escribe un informe de laboratorio.
IV.Condiciones técnicas
①Microcomputadora; ②Guilin TM 1~7 datos de banda; ③Software Photoshop (ver.6.0 o superior) y software ACDSee (ver.4.0 o superior) .
V.Pasos experimentales
(1) Entrada de datos. Seleccione "Filegt; OpenImage File" y aparecerá una ventana de directorio de archivos. Busque el subdirectorio donde están almacenados los datos de la banda Guilin TM 1-7 y ábralo.
(2) Crea un subconjunto espacial.
1) Guarde como un archivo ENVI estándar, seleccione "Filegt; Save File Asgt; ENVI Standard" en la barra de menú principal, como se muestra en la Figura 4-1, aparece un cuadro de diálogo para crear un nuevo archivo.
2) Haga clic en el botón "Importar archivo..." en el cuadro de diálogo "Nuevo generador de archivos", como se muestra en la Figura 4-2, aparecerá el cuadro de diálogo "Craete Nuevo archivo de entrada" . ", seleccione datos de banda Guilin TM 1 a 7, haga clic en el botón "Aceptar" para regresar al cuadro de diálogo "Nuevo generador de archivos".
Figura 4-1 Cuadro de diálogo Nuevo generador de archivos
Figura 4-2 Cuadro de diálogo de archivo de entrada de nuevo archivo
3) En el cuadro de diálogo "Nuevo generador de archivos", puede utilizar "Reordenar archivo..." en el "Nuevo generador de archivos". "cuadro de diálogo. " para cambiar el orden de las bandas de entrada.
4) Seleccione la salida a "Archivo" o "Memoria" y luego haga clic en el botón "Aceptar".
Cabe señalar que solo se pueden crear subconjuntos espaciales cuando se seleccionan bandas de frecuencia con la misma dimensión espacial.
(3) Extraer espectrograma de imagen (perfil Z)
ENVI. Perfil Z". Se utiliza para trazar interactivamente el espectro del elemento de imagen (todas las bandas) en el cursor. Los espectros se pueden obtener a partir de conjuntos de datos multiespectrales que incluyen MSS, TM y datos de dimensiones hiperespectrales como GEOSCAN (24 bandas), GERlS (63 bandas). ) y AVIRIS (banda 224))).
1) Seleccione "Toolsgt; Profilesgt; Z Profile (Spectrum)" en la barra de menú de la ventana principal, y aparecerán los píxeles correspondientes en la imagen de la ventana principal. Aparecerá la ventana del gráfico: "Spectral Profile" cuadro de diálogo, que muestra la curva espectral con el cursor en forma de cruz de zoom apuntando al objeto terrestre de forma predeterminada, como se muestra en la Figura 4-3.
2) En el cuadro de diálogo "Perfil espectral", mueva la línea recta a la nueva posición de la banda, haga clic con el botón derecho del mouse y seleccione "Cargar nueva banda" para cambiar interactivamente el valor mostrado en la ventana de visualización. . banda. El perfil Z" se puede cambiar de forma interactiva. Las líneas verticales en la ventana del perfil Z" representan las bandas correspondientes que se muestran en la ventana de visualización actual.
Figura 4-3 Cuadro de diálogo Perfil espectral
3) En el cuadro de diálogo "Perfil espectral", seleccione "Optionsgt; Collect Spectral (Optionsgt; Collect Spectral))" para dibujar múltiples espectros. Esta característica permite dibujar múltiples curvas Z (espectros) superpuestas en la ventana "Perfiles espectrales" seleccionando píxeles en la ventana principal.
Figura 4-4 Cuadro de diálogo Exportar gráfico de curva a archivo ASCIL
4) En el cuadro de diálogo "Perfil espectral", seleccione "Filegt; Save Plot Asgt; Image File" (Archivo >Guarde el trazado como un archivo de imagen) En el cuadro de diálogo "Perfil espectral", seleccione "Archivo>Guardar trazado como>Archivo de imagen" (Archivo>t; guarde el trazado como un archivo de imagen), igual que en la imagen del Experimento 2. El método "salida" es el mismo. También puede elegir "Filegt; Guardar gráfico Asgt; ASCII" para guardarlo en formato ASCII. Cuando elija guardarlo en formato ASCII, aparecerá el cuadro de diálogo "Salir gráficos en archivo ASCII", como se muestra en la Figura 4-4. se muestra. El cuadro de diálogo "Gráficos de salida a archivo ASCII" se muestra como se muestra en la Figura 4-4.
En el cuadro de texto "Seleccionar gráficos para generar (seleccione el gráfico de curva que se generará)", seleccione el correspondiente muestra la banda de muestreo del cuadro de texto "Número de elementos seleccionados (número de elementos seleccionados)", número de banda.
◎Seleccione la precisión de "Precisión X" y "Precisión Y".
◎Seleccione la salida de precisión flotante del tipo de punto, Normal y Científico.
◎ Haga clic en el botón Elegir para seleccionar la ruta de salida.
(4) Extraiga los espectrogramas de las curvas horizontales X e Y. p>Seleccione "Toolsgt; Profilesgt; X Profile" o "Toolsgt; Profilesgt; Y Profile" en la barra de menú de la ventana principal. Aparecerá el cuadro de diálogo de dibujo del perfil X o Y, como se muestra en la Figura 4-5. el botón izquierdo del mouse para mover la posición de diferentes filas o columnas del perfil
Figura 4-5 Perfil DN en dirección X (horizontal) de la imagen de banda TM7
(5). ) Extraiga cualquier perfil
1) Seleccione "Herramientas; Sección; Cualquier sección (Sección transversal)" en la barra de menú de la ventana principal y aparecerá el cuadro de diálogo "Herramienta de sección espacial". como se muestra en la Figura 4-6. En este cuadro de diálogo, seleccione la ventana en la que se dibujará la sección.
Figura 4-6 Cuadro de diálogo de la herramienta Perfil espacial
2) Después de seleccionar la ventana donde desea dibujar el perfil, haga clic izquierdo para dibujar el punto de partida si lo desea. continúe dibujando polilíneas, luego continúe haciendo clic en el botón izquierdo y haga clic en el botón derecho para finalizar el dibujo. En este momento, aparecerá un botón verde en la línea de la sección dibujada. Puede mantener presionado el botón izquierdo para mover la posición de la sección. línea Después de determinar las posiciones del punto inicial, punto final y línea de sección, haga clic nuevamente. ¡Clic derecho! Complete el dibujo de la línea de contorno y aparecerá la línea de contorno.
En el cuadro de diálogo Herramienta de perfil espacial, también puede seleccionar Opciones>Crear perfil a partir de datos vectoriales/de punto final/ASCII en el cuadro de diálogo Herramienta de perfil. El efecto de extraer secciones transversales se muestra en la Figura 4-7.
Figura 4-7 Perfil DN de la imagen de banda TM7 en cualquier dirección
3) En el cuadro de diálogo "Herramienta de perfil espacial", seleccione "Archivo > Guardar comentarios" o "Cambiar perfil Puntos" Guardar como ASCII...", puede guardar el sombreado como un archivo de anotaciones o un archivo de texto.
(6) Cálculo de la reflectancia aparente atmosférica.
Generalmente, los datos de TM que obtenemos son valores en escala de grises (valores DN), que deben convertirse en reflectancia para realizar determinadas operaciones de inversión de teledetección. El valor DN se convierte en reflectancia superficial (aparente) mediante la siguiente fórmula:
Reflectancia aparente de la superficie = π-Lλ-d2/ESUNλ-coθs s (4-1)
Donde : Lλ es la radiancia: Lλ es el valor de la radiancia; d es la distancia entre el sol y la tierra en unidades astronómicas; ESUNλ es la irradiancia solar aparente promedio θ s es el ángulo de altitud solar en grados;
Figura 4-8 Cuadro de diálogo de calibración de ENVI Landsat
La herramienta de calibración del software ENVI puede utilizar coeficientes de calibración para completar la calibración de radiación de ASTER, MSS, TM, ETM, QuickBird y otros sensores. . El valor DN de los datos de teledetección se convierte en reflectancia atmosférica aparente. Este experimento comienza con la imagen de teledetección TM de la ciudad de Guilin e introduce el método de calibración del sensor Landsat. Los pasos de operación específicos son los siguientes:
1) En el menú principal de ENVI, seleccione "Filegt; Abrir archivo externo; Lalndsatgt; GeoTIFF con metadatos" para abrir los datos Landsat5 TM de la ciudad de Guilin.
2) Seleccione "Herramientas básicasgt; Preprocesamientogt; Utilidades de calibración; Landsat Calibrioan" en el menú principal de ENVI. En el "Landsat Calibrtaion" abierto, puede ver "Landsat Calibrtaion", "Landsat Calibrtaion", ". "Landsat Calibrtaion" y "Landsat Calibrtaion". Seleccione el archivo Guilin Landsat5 TM en el cuadro de diálogo "Archivo de entrada Landsat Calibrtaion", haga clic en el botón "Aceptar" y aparecerá el cuadro de diálogo "Calibración ENVI Landsat" (Figura 4-8).
3) En el cuadro de diálogo "Calibración de ENVI Landsat", ENVI obtendrá automáticamente los siguientes parámetros de los metadatos: tiempo de imagen del sensor del satélite Landsat (mes/día/año de recopilación de datos);
4) El tipo de calibración incluye el valor de brillo de la radiación y la reflectancia, seleccione Reflectancia (Nota: la reflectancia seleccionada aquí representa la reflectividad de la atmósfera, en lugar de la reflectividad real de la superficie terrestre. El valor DN relevante se basa en la verdadera reflectividad de la superficie terrestre). En cuanto a la verdadera reflectancia del valor DN en la superficie, se explicará en detalle en el "Experimento 19 Corrección radiométrica de imágenes de teledetección").
5) Haga clic en el botón "Editar parámetros de calibración" para abrir el cuadro de diálogo "Parámetros de calibración", donde puede modificar los parámetros de calibración.
Si el formato de datos de corrección es el formato estándar ENVI o el formato TIF, debe ingresar manualmente los parámetros (tipo de satélite Landsat, tiempo de generación de imágenes y ángulo de altitud solar) en el cuadro de diálogo "ENVI Landsat Calibratino", y cada vez Sólo se puede corregir una banda.
6) Seleccione la ruta de salida y el nombre del archivo, y haga clic en el botón "Aceptar" para realizar el proceso de calibración.
(7) Medición del espectro característico de detección remota, después de completar las operaciones anteriores, extraiga: 5 imágenes de cuerpos de agua a lo largo del río Lijiang; ② montañas de roca kárstica, ③ montañas de suelo de grava, 5 imágenes; ④ tierras de cultivo, 5 imágenes; ⑤área urbana de Guilin, 5 imágenes Aeropuerto, cinco partes de información espectral y guarde el formato de archivo de imagen y el formato ASCII en sus respectivas carpetas de trabajo
(8) Seleccione la ruta de salida y nombre del archivo, haga clic en El botón "Aceptar" ejecuta el proceso de calibración.
(8) Seleccione cualquier perfil para medir el valor DN y la reflectancia atmosférica aparente de la imagen de Guilin TM, compare la diferencia entre los dos, regístrelo en un archivo WORD y asígnele el nombre "Cualquier perfil para medir". el valor DN de la característica del mismo nombre "Valor DN y análisis de diferencia de reflectancia" y guárdelo en su propia carpeta de trabajo.
VI.Informe del experimento
(1) Describir brevemente el proceso experimental.
(2) Responda la pregunta: ¿Cuántos tipos de perfiles espectrales de detección remota de accidentes geográficos se pueden medir con el software ENVI? ¿Cuáles de estos son perfiles dimensionales espaciales? ¿Qué son los perfiles dimensionales espectrales? ¿Qué significan las fluctuaciones en los perfiles espaciales y espectrales? (iii) ¿Qué es la DN y su importancia práctica en las aplicaciones geológicas de teledetección? (iii) ¿Qué es DN y su relación con la reflectividad? ¿Por qué usarlo para calcular la reflectividad?
Consulte el Apéndice I para conocer el formato del informe de laboratorio.