模型必备技术之应用“ENVI+GIS”提取影像下垫面


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作者介绍:吴金富(重庆华悦生态环境工程研究院)

微信号:Only1221-Ww


在现状下垫面解析和模型计算中,经常需要从遥感影像中提取道路、绿地、屋顶、壤土、水体等地块构成要素,用于道路红线确定、地块划分、不透水面积计算等。提取结果需满足一定的精度要求方能被采用,而往往限于遥感影像质量不高、单元边界模糊、软件操作不熟悉等原因,导致相关工作复杂繁琐,结果精度达也不到相关要求,这大大降低了相关人员的工作、学习效率。本内容就常用的“ENVI+ ARCGIS”组合演示如何快速提取影像下垫面用地类型信息(本文仅以水体为例)并快速统计。


图 1-1 Google上下载的重庆悦来遥感影像图


STEP1:首先需要在Google或其它数据库上下载卫片,并在ARCGIS上打开卫片(tif等格式)和红线范围矢量图(shp格式)。由提资方提供的CAD红线范围和遥感影像的坐标有可能不在一个坐标系,这就先要利用ARCGIS要进行坐标配准。

STEP2:在ARCGIS中调出地理配准窗口,Add Data导入待校正和基准参考数据,利用Georeferencing工具条进行影像的配准。尽量在地图全域范围内均匀选取多个(不少于3个,一般大于7个属于多个)配准点。选好后,点击校正(rectify),然后点击影像配准工具栏上的“查看链接表(link)”按钮,查看各点的残差和RMS总误差,一般残差在3以内算是比较成功的,对误差较大的点可直接删除再选。


图 1-2 坐标配准


图 1-3 查看链接表


STEP3:配准完坐标后,接下来就是利用矢量数据(CAD)裁剪栅格(卫片)数据,得到需要的卫片范围。需要注意的是,矢量数据剪切栅格只能用面,因此在进行剪切前先必须将polyline转成polygon。



图1-4 线要素转面要素


图 1-5 转化结果

STEP4:线转面成功后,调取工具箱,选取Data management Tools(数据管理工具)下面的raster(栅格),双击点选Clip的裁剪选项。


图 1-6 裁剪窗口

有绿色提示标记的为必须输入选项,点选倒三角的历史记录或文件夹路径选项,加载相应要素,注意输出路径须为英文或数字,否则可能会导致剪切失败。


图 1-7 剪切结果(


注意上面的图层显示。很多不熟悉操作的初学者会发现没有显示结果,这个是因为结果图层被面图层给盖住了。通过取消面图层的勾选或者点击移动图层上下显示次序就可以了,这里我们取消面显示。最终结果如下:

图 1-8 结果显示(二)


STEP5:接下来我们要做的就是在ENVI中打开裁剪后的卫片进行下垫面的信息提取。点击打开卫片,调制成Linear 2%。

补充一点题外话:Linear2%即2%裁剪拉伸,基于波段的直方图分布特征,对图像DN值(遥感影像像元亮度值,记录地物的灰度值,无量纲分布在2%和98%之间的做线性拉伸,即拉伸时去除小于2%大于98%的值,这样绝大多数的异常值会在拉伸时舍掉,显示出漂亮直观的效果。


图 1-9 剪切卫片的三波段DN值直方图分布

当然,你也可以先选择自己感兴趣的区域(ROI),统计不同对象的灰度直方图。直方图是以统计图的形式表示图像亮度值与象元数之间的关系,在二维坐标系中,横坐标代表图像中象元的亮度值,纵坐标代表每一个亮度值对应的象元个数或占总象元的百分比



图 1-10 ROI区域的DN值直方图

    扯得有点多啦,继续STEP5。打开Classification Workflow,依次如下图往下操作。


图 1-11 ENVI工具中调用分类工具


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根据下垫面波段进行监督分类(Supervised Classification):

图 1-12 监督分类窗口


图 1-13 监督分类结果


分类操作网上有相关视频操作内容,在此就不再赘述了。

将提取的水体shp数据导入gis就可以统计相关属性了。

好了,今天的内容就演示到这里。如果有意投稿或者其它问题,可扫码关注微信公众号或加小编交流。

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