Hướng dẫn thực hành viễn thám với ENVI phần 1

Thông tin header, metadataWorld Standard Format Content of auxiliary data Satellite : LANDSAT-5 Sensor : TM Obs.. ENVI Remote Sensing.

Trang 1

H ng d n th c hành vi n

thám v i ENVI

(Ph n I – Gi i thi u ENVI)

TS Tr n Hùng

T v n GeoVi t

hung.geoviet@gmail.com www.geoviet.vn

M c ích & n i dung khóa h c

̈ M c đích:s d ng các Tools c a ENVI đ gi i các bài toán v giám sát tài nguyên và môi tr ng

̈ Cách ti p c n:k t h p nguyên lý VT + công c ENVI + ng d ng th c t

̈ Ch ng trình:

̈ Ph n 1: Gi i thi u ENVI: làm quen & ôn l i nguyên lý VT v i ENVI

̈ Ph n 2: Các k thu t x lý và phân tích d li u VT v i ENVI

̈ Ph n 3: Khai thác thông tin t d li u VT v i ENVI và d án

m u

N i dung ph n 1

• Vi n thám và ph n m m ENVI

• Các ch c n ng ENVI c b n,

• Làm quen và th c hành các ch c n ng ENVI c b n

• Cách t ch c và c u trúc d li u trong ENVI

• M t s d li u vi n thám thông d ng và ENVI

• Ôn l i nguyên lý vi n thám v i ENVI

• c tính hình h c, không gian

• c tính đa th i gian

ENVI Remote Sensing

Quá trình vi n thám gi n l c

A – Ngu n n ng l ng ho c chi u sáng;

B – B c x và khí quy n

C – T ng tác v i v t th nghiên c u

D – S thu / ch p n ng l ng

b i b c m (trên v tinh)

E – Truy n nh / tín hi u, thu

nh n t i tr m m t đ t và x lý

F – Gi i đoán và phân tích

G – ng d ng thông tin VT

Các b c x lý d li u VT

• nh d ng c u trúc (formatting);

• Hi u ch nh nh (ch t l ng) – hi u ch nh c pđ

xám (lo i b nhi u, nh h ng c a khí quy n),

n n ch nh hình h c;

• T ngđ nét (s ) c a nh đ tr giúp cho vi c

gi iđoán (enhancement);

• Bi nđ i nh (transformation) g m c k t h p d

li u nhi u kênhđ t o m t nh m i;

• Phân lo i nh và các k thu t phân tích g m c

theo dõi bi nđ ng, tính toán & mô hình các ch

s môi tr ng, xácđ nh các đ i t ng đ c bi t …

X lý

khai

thác

thông

tin

Ti n

x lý

• Thi t b trong gi iđoán nh b ng m t: kính l p th , máy chi u quang h c, máy n n nh quang c , l i ô vuông, thi t b s hoá, thi t b thu phóng b nđ & máy tính v i các ph n m m chu n b nh s ;

• Các ph n m m thông d ng:

o ENVI, ERDAS Imagine, ERMAPPER, PCI

o IDRISI, EGOVISTA, OCAPI, PERICOLOR, INTERGRAPH

o ILWIS www.itc.nl/ilwis<http://www.itc.nl/ilwis/default.asp

o GRASS (h ngu n m , free), SPRING, WinASEAN

Trang 2

Ch c n ng chính c a ph n m m VT T ng quan ch c n ng ENVI

(EN vironment for V isualizing I mages )

̈ B ph n m m x lý nh hoàn ch nh: d li u VT nh hàng không và v tinh đen tr ng, đa ph , siêu ph và d li u Radar;

̈ Môi tr ng thân thi n, nhi u ch c n ng d đ a thêm ý t ng sáng t o ph c v vi c x lý và phân tích nh v i các kích c và

đ nh d ng khác nhau;

̈ Hoàn thi n v i nhi u công c phân tích ph nâng cao và kh

n ng tích h p v i GIS – giao di n GUI thân thi n d s d ng;

̈ ENVI có kh n ng m r ng đ đáp ng nh ng nhu c u c th

c a t ng nhóm ng d ng thông qua ngôn ng l p trình IDL.

i m m nh c a ENVI

Solutions for Visualizing and Analyzing Ge ospatial data

̈ Các ch c n ng t ng tác

̈ Hi n th : GUI thân thi n …

̈ Phân tích: real-time, theo mô-đun…

̈ X lý nh k t h p cách ti p c n theo file nh

(file-based) và theo kênh (band-(file-based)

̈ Kh n ng x lý và phân tíchđa kênh / đa d li u

(GIS), d li uđa d ng và kích th c l n …

̈ Th vi n thu t toán x lý nh hoàn ch nh

̈ Kh n ng m r ng vàđ a thêm nh ng mô-đun

phân tích … (users plug-in functions)

Qu n lý file d li u – File Menu

̈ M files: nh, vector, đ nh d ng khác…

̈ c và s a thông tin nh – ENVI header file

̈ L u nh d i cácđ nh d ng thích h p…

̈ nh d ng files:

̈ ENVI xây d ng theo h th ng ASCII

̈ nh d ng các nh v tinh thông d ng: Landsat, SPOT, IKONOS, ASTER, MODIS, AVHRR, ENVISAT / MERIS, DEMs, LIDAR…

̈ nh d ng c a các ph n m m x lý nh khác và đ nh

d ng nh thông d ng

̈ M t s ch c n ng khác vàđ t tham s c u hình tùy ý

Qu n lý hi n th - Window menu

̈ D li u nh:

̈ Display Window: Hi n th hình nh cho t ng kênh (đen

tr ng) và t h p màu RGB và IHS

̈ Available files list, Available bands list (danh sách kênh đã

m )

̈ Vector: hi n th d li u vector - *.evf / *.shp …

̈ Vector Window,

̈ Available vectors list

̈ th : Plots Window hi n th thông tin ph c a nh

̈ K t n i các c a s hi n th

̈ Thông tin hi n th (cursor value), t o hình nh chuy n

đ ng, hi n th hình nh v i m ng l i

Ch c n ng hi n th t ng tác

̈ Các Menu trong c a s hi n th nh chính (display menu bar)

̈ Short-cut menu hi n th

̈ Hi n th ch ng (overlays) các l p nh / b nđ …

̈ T o chú gi i cho nh, khung, đ i màu, t o b n đ nh

̈ i u ch nh hi n th m t cách t ng tác: t ngđ nét, l c nh,…

̈ Các ch c n ng phân tích t ng tác: t o mask, tính ch

s th ng kê nh, t ođ th (plots), ch ng l p h u phân

lo i…

Trang 3

Các công c c s (Basic Tools)

̈ Công c c t nh, ghép nh, ghép l p…

̈ T o vùng nghiên c u (ROI)

̈ Các phép tính trên các kênh (band math)

̈ Các phép tính theođ c tính ph (spectral math)

̈ T o mask

̈ Th ng kê nh

̈ Phân tích bi nđ ng

̈ Các công c hi u ch nh b c x , m t s công c

thông d ng vàđ c bi t…

̈ …

Phân lo i nh – Classification menu

̈ Phân lo i có ki m đ nh

̈ Phân lo i không ki m đ nh

̈ Phân lo i theo nhánh cây (decision tree)

̈ Ch n đ c tính ph cho Endmember

̈ T o nh phân lo i t ROI

̈ K thu t h u phân lo i

̈ T ngđ nét nh

̈ T o nh t s kênh

̈ T o nh thành ph n chính (Principal Components)

̈ T o nh theo lý thuy t nhi u (MNF rotation)

̈ Bi nđ i t h p h màu

̈ Ch s th c v t và phân tích Tasseled Cap

̈ Các phép bi nđ i khác…

L c nh và công c x lý ph

̈ L c nh (filters)

̈ L c theo thu t toán c a s tr t

̈ L c theo t n s - chu i Fourier

̈ L c thích nghi, theo texture ho c theo hình h c

̈ Công c x lý thông tin ph (spectral tools)

̈ Th vi n ph (đ c tính ph n x c a các đ i t ng

b m t)

̈ Các phép tính theođ c tính ph (spectral math)

̈ Các ch s theo thông tin ph khác …

̈ N n ch nh hình h c nh:

̈ N n ch nh t đ ng (theo các tham s v tinh),

̈ N n nh v i nh và

̈ N n nh v i b n đ n n

̈ Ortho-rectification

̈ Chuy nđ i h t a đ

̈ GPS-link đ c d li u đ nh v …

̈ Ghép nh (mosaicking), ghép l p (layers

stacking)

̈ X lý vector (Vector Tools)

̈ M đóng l p vector, ch ng lên l p nh…;

̈ Biên t p l p vector;

̈ Chuy nđ i raster sang vector và ng c l i

̈ Công c đ a hình (Topographic Tools)

̈ Mô hình hóađ a hình

̈ Chuy nđ i d li u đ a hình d ng vector

̈ T o nh bóng…

̈ T o hình nh 3 chi u

Trang 4

X lý hình nh Radar

̈ c nh radar

̈ Bi nđ i hình nh radar

̈ Hi n th hình nh radar

̈ Xácđ nh các giá tr phân c c c a radar

̈ Các phép l c nh radar

̈ Chuy nđ i đ phân gi i ph ng v

̈ Các hàm c u trúc

̈ T o l p nh màu

̈ C u trúc cho nh radar

̈ M m t file d li u nh

̈ Làm quen v i các hi n th nh

̈ S d ng các phím ch c n ng c a chu t

̈ Hi n th v trí con tr

̈ Hi n th cácđ th ph c a nh đa ph

̈ T ngđ nét c a nh

̈ Hi n th đ th phân b scatter plots

̈ c 1 nh màu

̈ Liên k t 2 c a s hi n th

̈ Ch n nh ng vùng quan tâm / vùng chu n (ROI)

Th c hành các ch c n ng c b n c a

ENVI theo:

C u trúc, t ch c d li u trong ENVI

̈ D li u nh vi n thám (ENVI image files)

̈ nh d ng raster: m i kênh là matrix c a nh ng con s

̈ M i kênh ph 1 trên m t raster …

̈ Cách t ch c nhi u kênh theo BSQ, BIP, BIL

̈ D li u b n đ ho c ROI

̈ nh d ng vector (*.evf)

̈ Liên k t v i cácđ nh d ng vector GIS

̈ Thông tin đi kèm: header và các ENVI file formats

…

0 127 255

Brightness value range (typically 8 bit)

Associated gray-scale

10 15 17 20

15 16 18 21

17 18

20

22

18

20

22 24

1

2

3

4

Columns ( j )

Bands ( k )

1

2

3

4

X axis Picture element (pixel) at location

Brightness Value of 24, i.e., BV 4,4,1 = 24

black gray

white

21 23 22 25

Lines or

rows (i)

C u trúc Raster c a d li u vi n thám

C u trúc s li u (format) c a nh a ph

Image data format

Trang 5

Thông tin header, metadata

World Standard Format

Content of auxiliary data

Satellite : LANDSAT-5 Sensor : TM Obs Date : 1997/09/24 Orbital Direction : D Path-Row : 112 -28 Cloud Coverage : 01 Processing Level : BK Map Projection : UTM Resampling Method : CC Logical Format : CEOS-BSQ Center Latitude : N45.982 Center Longitude : E135.733 Number Of Pixels : 6920 Number Of Lines : 5965

Thông tin b tr : ENVI File formats

̈ ENVI header format: *.hdr (g m thông tin c b n s

hàng, s c t, s kênh, s bit và các thông tin b tr )

̈ File ch a cácđi m GCP đ n n nh: *.pts

̈ File ch a hàm band math ho c spectral math: *.exp

̈ File ch a template đ ghép nh: *.mos

̈ File ch a thông s th ng kê d li u nh: *.sta

̈ File ch a thông tin các h t ađ : map_proj.txt

̈ File ch a các h s chu n b c x : *.cff

̈ …

D li u vi n thám và ENVI

̈ LANDSAT (15,30,90m / 7 kênh) - GeoTIFF, HDF, CEOS

̈ SPOT (2.5,5,10,20m / 4 kênh) – SPOT, GeoSPOT, SPOT vegetation

̈ ASTER (15,30,90m / 14 kênh) – HDF-EOS,

̈ IKONOS (1,4m / 4 kênh) – GeoTIFF, NITF

̈ Quickbird (0.7,2.8m / 4 kênh) – GeoTIFF, NITF

̈ MERIS (250m / 15 kênh) – MERIS level 1b và level 2

̈ NOAA-AVHHR (1.1km / 5 kênh) – KLM/Level1b, SHARP

̈ MODIS (0.25,0.5,1km / 36 kênh) – HDF_EOS…

̈ D li u radar: RADARSAT, ERS, JERS files…

̈ LIDAR, d li u siêu ph (hyper-spectral) …

-Nguyê n lý vi n thám v i ENVI

• D li u v tinh ch y u d ng hình nh: đ c tính hình h c & không gian – d ng t ng t & d ng s ;

• Nguyên lý s hoá (analog to digital): s chia m u &

l ng t hoá;

• c tính / đ phân gi i v

o Ph b c x (spectral resolution);

o Không gian / hình h c (spatial resolution);

o xám (radiometric resolution);

o Th i gian (temporal resolution)

Trang 6

Ph ph n x c a th c v t, t và n c

Nước trong Nước đục

Thực vật đất

nước sông trong nước sông đục thực vật

đất sét pha

đất bùn (musky)

20 40 60 80

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4

Bước sóng(μm)

độ phản xạ (%)

c tớnh ph b c x

Nguyờn lý s li uđa kờnh – nh đa ph

0.45 - 0.52 μm 0.52 - 0.60 μm 0.63 - 0.69 μm 0.79 - 0.90 μm 1.55 - 1.75 μm 2.08 - 2.35 μm

T h p màu RGB

Th c hành trờn ENVI v i b d li u m u

̈ Thụng tin gi i ph trong header file: nh p và ch nh s a

̈ Tỏch chi t b c x ph

̈ So sỏnh cỏc ph b c x

̈ L u gi thụng tin ph và so sỏnh hai hỡnh nh ph

̈ T ođ th 2 chi u v phõn b ph

̈ Phõn lo i hỡnh nh ph

̈ Th vi n ph cho cỏc nhúmđ i t ng b m t

c tớnh hỡnh h c / khụng gian

FOV, IFOV, relation between swath & resolution

phõn gi i khụng gian

IKONOS (1m)

ASTER (15m)

MODIS (250m)

c tớnh hỡnh h c / khụng gian Nghiờn c u c tớnh khụng gian v i ENVI

Th c hành trờn ENVI v i b d li u m u

̈ Thụng tin đ phõn gi i khụng gian trong header file: nh p và ch nh s a

̈ Thayđ i đ phõn gi i c a t ng kờnh, nh

̈ X lý hỡnh h c v i nh ng d li u nh v tinh cú cỏcđ phõn gi i hỡnh h c khỏc nhau (vớ d ASTER, ETM+…):

̈ Layer stacking

̈ Data fusion…

Trang 7

V tríđ a lý – h to đ (s đ c gi i thi u sau ph n II)

c tính hình h c / không gian

Input and output characteristic curve

Signal to noise ratio (SNR)

c tính c p

the o)

2-bit image versus 8-bit image

8-bit (0 - 255)

9-bit (0 - 511)

10-bit (0 - 1023)

0

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u

̈ Thông tin c pđ xám trong header file

̈ Thayđ i c p đ xám

̈ So sánh nh n d ng chi ti t cácđ i t ng các

c pđ xám khác nhau

̈ T o nh c t l p (Density Slicing)

(Chu k l p l i c a Landsat là 16 ngày; SPOT là 27 ngày)

June 1, 2001 June 17, 2002 July 3, 2003

Remote Sensor Data Acquisition

16 days

c tính th i gian (time series)

S li u chu i th i gian MODIS NDVI

8/2001 – 4/2002 Vùng Bangkok

Trang 8

NC c tính th i gian v i ENVI

c tính th i gian trên ENVI có th đ c th hi n thông

qua nguyên lý qu n lý các l p d li uđa ph

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u

̈ T o nhđa th i gian – layer stacking

̈ Thông tin th i gian trong header file: nh p và ch nh s a

̈ T o l pđ th 2 chi u v bi n đ ng theo th i gian (time

series)

̈ Phân lo i nh theo chu i th i gian (s đ c gi i thi u

ph n III)

Tìm hi u d li u vi n thám trên ph n

m m ENVI:

thu t x lý trong ph n II…

Xin c¸m ¬n !

T v n GeoVi t

www.geoviet.vn hung.geoviet@gmail.com T: 0904348397

“hard bone ? ”

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	738,69 KB