基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告
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基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]基于环境小卫星的草原荒漠化监测实验报告姓名班级学号指导教师4456一．实验背景浑善达克地区位于内蒙古草原锡林郭勒高原中部，是亚洲草原荒漠化东部边缘地区的重要组成部分。
该地区退化土地多为沙地，植被稀少，特别是春季地表回暖解冻，地表裸露，多细沙土，近年来频频发生在京津地区的沙尘暴与该地区生态环境恶化相关。
据统计，京津地区沙尘暴70%的沙源来自于这个区域。
二．实验目的利用环境小卫星CCD图像，对该区域植被覆盖度的定量反演，植被覆盖的变化检测，可以实现草原植被的高频率、大范围、高实时的变化监测。
三．实验准备工具：，环境小卫星的读取补丁。
数据：浑善达克地区环境小卫星CCD数据，带精确坐标的2006年该地区土地利用分类图，环境小卫星数据波谱响应函数。
实验开始前，将环境小卫星的读取补丁安装在ENVI安装路径下的：“ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add”。
四．实验流程1. 数据预处理(1). 数据读取。
选择主菜单File>Open External File>HJ-1A/1B Tools，在弹出的窗口中，选择CCD，点击“Input Files”，选择要加载的数据，点确定，点击Apply。
图1 加载数据图2 影像(2).工程区裁剪①.选择主菜单BasicTools>Region of Interest>ROI Tools,在弹出的窗口中选择File>Subsetdata via ROIs,在弹出的窗口中选择要裁剪的数据；②. 单击Spatial Subset按钮，选择Image，弹出Subset by image对话框。
在该对话框中，按鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定裁剪区域，裁剪出包括浑善达克区域的部分图，单击OK；③. 选择裁剪影像的保存路径及名称，单击OK；④.选择主菜单File>Save File As>ENVI Standard，将刚才裁剪好的影像保存为ENVI标准的格式。
图3影像裁剪(3) 图像配准①. 加载已有坐标的地图“浑善达克2006年8月土地利用分类图”,使其作为基准图，右击该图，选择使其在新窗口显示；②. 选择主菜单Map>Registration>Select GCPs:Image to Image,在弹出的窗口中，Base Image 选择土地利用分类图，Warp Image选择影像地图，单击OK，弹出Ground Control Points Selection窗口；③. 添加控制点。
在zoom窗口中，点击左下角的第三个按钮，打开击Add Point,将其添加至控制点列表，这样满幅均匀选取一些点，并查看其残差，若残差小于1个像素，点击File>save Coefficient to ASCII,保存控制点。
同样，这一步也可以用以下操作代替：点击File>restore GCPs from ASCII,导入控制点坐标；④. 在Ground Control Pionts Selection 窗口中，选择Options> Warp File(as image Map)，选择校正文件。
在校正参数面板中，设置如图6，选择输出路径与文件名，单击OK 。
(4). 大气校正 ①.制作波谱曲线。
图4 添加控制点图5 选择配准图与图6 设置校正参数1)选择主菜单Window>Start New Plot Window,打开ENVI Plot Window 面板，在波普绘制窗口中，选择导入“”文本文件，单击OK ；2)在弹出的Input ASCII File 中，自动将第一列作为X 轴，后四列作为Y 轴，波长选择Nanometers ，单击OK ；3)在绘制窗口出现了四条不同颜色的曲线，选择Edit>Data Parameters,编辑每条线的名字为b1,b2,b3,b4,便于区分；4)选择Output Plots to Spectral Library 面板中，单击Select All Items ，单击OK 。
5)在Output Spectral Library 面板中，输出曲线相关参数设置如图10，选择保存曲线为波普库文件：HJ_1A_CCD2光谱响应.sli② 数据准备。
选择主菜单Basic Tools>Convert Data ，选择已经过定标和配准的数据，在Convert File Parameters 中，转换后的格式选择“BIL ”，单击OK 。
设置参数进行FLAASH 大气校正：1)主菜单Spectral>FLAASH,打开FLAASH 大气校正模块;2)点击Input Radince Image ，选择转换过格式的数据，在Radiance Scale Factor 窗口中选择 Use single scale facto for all bands ，在single scale facto 处填写10，点击OK ；3)设置输出文件及路径设置，气模型设置，文件名路径及参数设置如图10；4)单击Multis pectra l Settin g按钮，在Filter Function File 面板中导入之前做好的波普响应曲线，单击OK ； 5)单击高级设置，设置Tile Size 为100MB ，然后在大气校正模块中，单击Apply ；6)大气校正完成后，对比校正前后图像中植被光谱曲线，得到校正前图像，校正后图像。
(5). 裁剪浑善达克区①在image 窗口选择OverlayVectors,在打开的面板中添加 文件。
图11 校正前图②.在Available Vectors list 面板中选择矢量文件，将其叠加在影像上；③.在Available Vectors list 面板中，选择File>Export Layers to ROI ，在Select Data File to Associate with new ROI 面板中,选择FLAASH 校正过后的影像，单击OK 。
在Export Layers to ROI 中，选择Convert all records of an EVF layer to one ROI,单击OK ，将矢量转化为一个ROI ；④.在图像窗口中，选择Overlay>Region of Interest,打开ROI 面板，选择 File Subset Data via ROIs ,在该面板中选择FLAASH 校正过后的影像，单击OK 。
⑤.在Special Subset via ROI Parameters 中选择浑善达克地区的ROI ，Mask Pixels outside of ROI 选择YES ，设置输出路径及文件名，单击OK 。
2. 植被覆盖度反演模型建立 (1). 计算归一化植被指数①. 选择主菜单Transform >NDVI ，打开NDVI 模块，选择上一步裁剪得到的结果图；②.在弹出的参数设置窗体中进行如下图设置，图13 叠加矢量边界 图14 裁剪结果图图15参数设置(2). 计算植被覆盖度①.利用ENVI主菜单基本工具中的波段运算工具，输入公式：(b1 gt *1+(b1 lt 0.)*0+(b1 ge 0 and b1 le *(/。
图16 Band Math②.在弹出的新窗口中，选择b1为NDVI图像，设置输出文件路径，点击OK。
3. 植被变化监测 (1). 植被覆盖度提取①.2009年8月植被覆盖区提取。
利用ENVI 主菜单中Basic Tool->Bandmath ，输入公式：(b1 le *0 +(b1 gt *1，设置b1为上一步的结果图，设置输出路径点击OK 。
②.2006年8月植被覆盖区提取。
利用ENVI 主菜单中Basic Tool->Bandmath ，输入公式：(b1 ge 1 and b1 le 3)*1+(b1 lt 1)*0+(b1 gt 3)*0，b1选择“浑善达克2006年8月土地利用分类图.img ”，设置输出文件路径，单击OK 。
(2).植被变化检测图17植被覆盖度结果图18 2009年植被覆盖 图19 2006年植被覆盖区利用ENVI主菜单中Basic Tool->Bandmath，输入公式：b1-b2b1:选择2009_8_植被覆盖度区.imgb2: 2006_8_植被覆盖度区.img选择文件保存名“浑善达克植被覆盖变化”和路径，单击OK。
得到浑善达克2006年到2009年植被覆盖变化的区域图像。
图20 2006年至2009年植被4.后期处理(1).植被变化区域图的背景值处理。
选择主菜单 Basic Tool>Masking>Apply mask,选择2006_2009_植被变化.img,单击Select Mask Band，选择掩膜图像，单击OK。
图21掩模在Apply Mask Parameters面板，设置掩膜值为5，设置输出路径与文件名，单击OK 。
图22设置掩模后的结果(2). 植被变化区域制图①.对上一步得到的结果图像进行密度切分。
选择Image菜单栏Overlay>Density Slice,在弹出的窗口中选择上一步进行掩模处理过的结果图像，点击OK；②. 在新弹出的窗口中按照下图进行设置，设置好后可点击Apply查看结果；图23密度切分③.在Densty Slice,选择File>Output to Class Image,将分割结果输出为ENVI分类格式。
图24分类结果图③.在ArcGIS中打开该分类图，并为其添加标题、指北针和图例，合理布局，并将其导出为pdf格式的文件。
五．实验总结本实验从原始的环境小卫星CCD-1B 图像开始，反演植被覆盖图、并与前一时相的土地利用图进行差值比较，提取植被发生变化的区域，并通过密度切分为其制作分类图。
实验涉及环境小卫星的数据读取、辐射定标、图像配准、大气校正、植被覆盖遥感反演过程、植被覆盖变化监测等内容。
图25 成图。
