Cơ Sở Viễn Thám sử dubngj phần mềm Envi đê TL bản đồNguyễn Văn Cường

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ENVI ENVI (the Enviroment for Visualizing Images) là một hệ thống xử lý ảnh khá mạnh.Ngay từ đầu, ENVI được thiết kế để đáp ứng yêu cầu của các nhà nghiên cứu có nhu cầu sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám (Remote Sensing RS), bao gồm các loại ảnh vệ tinh (satellite) và ảnh máy bay (aircraft).ENVI hỗ trợ hiển thị dữ liệu và phân tíchcác dữ liệu ảnh ở mọi kích thước và ở nhiều kiểu định dạng khác nhau tất cả trong một môi trường thân thiện với người sử dụng. ENVI có một thư viện khá đầy đủ các thuật toán xử lý dữ liệu ảnh cùng vớigiao diện cửa sổ đồ họa tương tác thân thiện với người sử dụng. Phần mềm đã hỗ trợcác công cụ để thực hiện một số chức năng chính như: chuyển đổi dữ liệu (transforms), lọc ảnh (filtering), phân loại ảnh (classification), đăng ký hệ lưới chiếu (registration) và hiệu chỉnh hình học (geometric corrections), các công cụ để phân tíchảnh có độ phân giải phổ cao, các công cụ sử dụng cho ảnh radar. ENVI cũng hỗ trợ cho phép xử lý những dữ liệu không phải là dữ liệu chuẩn,hiển thị và phân tích những ảnh lớn, và cũng cho phép mở rộng khả năng phân tích dữliệu bởi các hàm của người dùng (plugin functions). ENVI được thiết kế dựa trên ngôn ngữ lập trình IDL (Interactive Data Language).IDL là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc và hỗ trợ cho xử lý ảnh tích hợp. Tính mềm dẻo và linh hoạt của ENVI là nhờ phần lớn vào khả năng của IDL. Khi cài đặt phần mềm, có 2 lựa chọn: đó là ENVI với phiên bản đầy đủ của IDL, và ENVI RT. ENVI RT là IDL phiên bản thời gian thực.Người sử dụng có thể sử dụng IDL để tùy biến các chức năng từ dòng lệnh.ENVI RT cung cấp đầy đủ các chức năng của ENVInhưng lại không hỗ trợ để viết các thường trình của người dùng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT KHOA TRẮC ĐỊA BẢN ĐỒ VÀ QUẢN LÍ ĐẤT ĐAI

BÀI TẬP LỚN MÔN: CƠ SỞ VIỄN THÁM

Giáo viên hướng dẫn

Ths: Phạm Thị Thanh Hòa

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Cường MSSV:1421050030

PHẦN MỞ ĐẦUGIỚI THIỆU CHUNG VỀ VIỄN THÁM

Viễn thám (Remote Sensing) đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biêt là trong khoa học về Trái Đất

Bước đầu tiên của việc ứng dụng viễn thám là phân tích bằng mắt các bứcảnh chụp bằng máy ảnh quang học phục vụ cho mục đích quân sự, dần dần với

sự phát triển của nhiều công nghệ và nhiều ngành khoa học khác nhau, viễn thám đã có những bước phát triển vượt bậc với những dạng tư liệu mới và công nghệ xử lý mới hết sức đa dạng

Viễn thám, bước đầu phát triển ở một số nước có nền công nghệ tiên tiến, dần dần đã trở nên một công nghệ và một ngành khoa học có tính toàn cầu phục

vụ một cách hữu hiệu cho rất nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong việc nghiên cứu, quản lý tài nguyên, môi trường

Khoa học viễn thám có 6 hợp phần cơ bản là: cơ sở vật lý của viễn thám, công nghệ thu nhận hình ảnh trong viễn thám, viễn thám trong dải phổ quang, viễn thám hông ngoại nhiệt, viễn thám radar, các phương pháp xử lý thông tin viễn thám (giải đoán ảnh bằng mắt và xử lý ảnh số) Ngoài ra viễn thám còn được gắn chặt với công nghệ định vị toàn cầu (GPS)

Hà Nội 7 tháng 10 năm 2017

Hình 25:Chọn màu danh giới 17

MỤC LỤC, DANH MỤC HÌNH ẢNH, DANH MỤC BẢNG BIỂU ĐỂ LÊN

TRƯỚC PHẦN NỘI DUNG LÀM

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ENVI.

hiển thị dữ liệu và phân tíchcác dữ liệu ảnh ở mọi kích thước và ở nhiều kiểuđịnh dạng khác nhau - tất cả trong một môi trường thân thiện với người sử dụng.

ENVI có một thư viện khá đầy đủ các thuật toán xử lý dữ liệu ảnh cùngvớigiao diện cửa sổ đồ họa - tương tác thân thiện với người sử dụng Phần mềm

đã hỗ trợcác công cụ để thực hiện một số chức năng chính như: chuyển đổi dữliệu (transforms), lọc ảnh (filtering), phân loại ảnh (classification), đăng ký hệlưới chiếu (registration) và hiệu chỉnh hình học (geometric corrections), cáccông cụ để phân tíchảnh có độ phân giải phổ cao, các công cụ sử dụng cho ảnhradar

ENVI cũng hỗ trợ cho phép xử lý những dữ liệu không phải là dữ liệuchuẩn,hiển thị và phân tích những ảnh lớn, và cũng cho phép mở rộng khả năngphân tích dữliệu bởi các hàm của người dùng (plug-in functions)

ENVI được thiết kế dựa trên ngôn ngữ lập trình IDL (Interactive DataLanguage).IDL là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc và hỗ trợ cho xử lý ảnhtích hợp

Tính mềm dẻo và linh hoạt của ENVI là nhờ phần lớn vào khả năng củaIDL Khi cài đặt phần mềm, có 2 lựa chọn: đó là ENVI với phiên bản đầy đủ củaIDL, và ENVI RT

ENVI RT là IDL phiên bản thời gian thực.Người sử dụng có thể sử dụngIDL để tùy biến các chức năng từ dòng lệnh.ENVI RT cung cấp đầy đủ các chứcnăng của ENVInhưng lại không hỗ trợ để viết các thường trình của người dùng

BÀI TẬP 1: DOWNLOAD ẢNH VIỄN THÁM

1 Tạo tài khoản đăng nhập

Các bạn có thể download ảnh vệ tinh Landsat miễn phí theo các bước sau

B1: Vào địa chỉ website: http://earthexplorer.usgs.gov/

(yêu cầu phải cài Java Script)

Hình1: Trang web tải ảnh

B2: Nhấn vào nút Register để tạo 1 tài khoản

Hình2: Register như hình vẽ

B3: Sau khi đăng ký rồi,các bạn chờ E-mail để xác nhận rồi trở lại nhấn nút Login để đăng nhập vào tài khoản của mình

Hình 3: Kết quả đăng kí thành công

2 Tìm ảnh vệ tinh và tải ảnh

Sauk hi chúng ta đã có tài khoản chúng ta chỉ việc nhấn vào ô tìm kiếm để tìm kiếm theo khu vực của mình mà thôi.Ví dụ chúng ta ở Thái Bình thì sẽ tải ảnh ở Thái Bình.Gõ ô tìm kiếm như trên và click “show”

Hình 4: Tìm kiếm ảnh viễn thámVT

Hình 5: Data sets

Hình 6: Nhập tìm kiếm vệ tinh

Sau khi tìm kiếm ta click vào LandSat, chọn các ô như hình vẽ và click Results

để ra kết quả

Hình 7:Kết quả tìm kiếm Vệ Tinh

Sau khi ra kết quả.Chúng ta sẽ thấy một loạt các ảnh hiện ra.Giờ đây chúng ta cóthể xem ảnh rồi thông số của ảnh.Xem cái nào phù hợp thì tải về

Hình 8: Chọn ảnh phù hợp

Hình 9: Tải ảnh

Lưu ý: Chúng ta phải tải ảnh chuẩn như yêu cầu là độ che phủ không được vượt quá 40%

3 Một số thông tin về ảnh

Bảng 1:Thuộc tính của ảnhTên bảng?

Thuộc tính Tập dữ liệu Giá trị Thuộc tính

Tên bảngBảng 2: Các kênh của ảnh

Infrared(NIR)

0.85-0.88

BÀI 2: GIẢI ĐOÁN VÀ XỬ LÝ ẢNH TRÊN PHẦN MỀM ENVI

Hình 12: Mở tới file chứa ảnh mà chúng ta đã tải về

Lưu ý: Chúng ta mở các ảnh trừ 2 file txt và file đuôi BQA

Nhấn Open và đợi load sau đó ta sẽ có một bảng mới xuất hiện

Trên cửa sổTiếp đó 1 cửa sổ Layer Stacking Parameters xuất hiện Nhấp chuột

chọn Import File  chọn tất cả các kênh ở cửa sổ Layer Stacking Input

File  Ok.Sau đó là chỉnh sửa thông số :Datum “WGS 84”,Units “ Meters”, Zone “ 48” và chọn Choose tìm đường dẫn để lưu file ảnh cần gộp Cuối cùng t

đúp chuột chọn OK và chờ load ảnh

Hình 13: cửa sổ Layer Stacking

Hình 14:Import file

Hình 15:Chọn File

Hình 16:Chọn các thông số cơ bản

Hình 17:Lưu tên ảnh gộp

Hình 18:Quá trình gộp ảnh

Hình 19:Kết quả gộp ảnh

2 Cắt ảnh theo danh giới

Từ kết quả gộp ảnh trên ta kích đúp chuột vào R-G-B tương ứng các kênh 2chọn bất kì một kênh phổ nào đó Sau đó chọn Load Band để hiển thị hình

4-3-ảnh.(trong hình ta chọn kênh 5-Band 5)

Chọn ảnh đã gộp để cắt, ko cắt từng kênh riêng lẻ > Làm lại

Sau đó ta chọn File  Open Vecter File tìm và chọn file vecter cần cắt Open

Hình 21: Open vector file

Chọn Choose để lưu đường dẫn ranh giới Sau đó ở Datum chọn WGS84 ,Units

Hình 23:Các thông số cần chọn

Tiếp theo xuất hiện thêm 1 cửa sổ nữa là Available Vector List Tích chuột vào file vector có đuôi shp như trong hình rồi chọn Load Selected

Sau đấy 1 cửa sổ load vector hiện lên ta nhấn Dislay #1 OK Sau đó File

vector đã được chèn vào ảnh, ta có thể chỉnh sửa màu của ranh giới ở cửa sổ

Vector Parameters.( ở đây ta để màu xanhđỏ)

Hình 25:Chọn màu ranh giới

sổ mới nữa xuất hiện ta chọn ảnh Thái Bình Ok

Hình 26 :Các thao tác tiếp theokhông có tên hình

Bây giờ ta tiến hành cắt theo ranh giới: Basic Tools  Subset Data via ROIs

Hình 27: Subset Data via ROIs

Cửa sổ Select Input File to Subset via ROIs : Ta chọn ranh giới Thái Bình rồi nhấn OK như hình dưới đây

Sau đó cửa sổ Spatial Subset via ROI Parameters xuất hiện ta làm và chọ thao tác theo đúng hình dưới đây rồi nhấn OK và đợi cắt ảnh theo ranh giới

Hình 29: Các thông số tiếp theo

Sau khi xong các bước trên ta chỉ việc:

Chọn RGB Colours ,sau đó nhấn tổ hợp kênh 6,5,3 rồi chọn Load Band)

3 Cắt ảnh không theo danh giới

Sau khi chúng ta gộp ảnh thành công chúng ta chọn random các kênh như hình

rồi sau đó load ảnh Ở đây ta chọn R-G-B tương ứng là 4-3-2 (band)

Hình 31: Chọn Band bất kỳ

Để cắt ảnh ta làm theo thao tác sau Trên thanh công cụ Envi ta đúp chuột chọn

Basic Tools Rotate/Flip Data ( Hoặc cũng có thể nên dùng Resize Data)

Hình 33

Khi đó lại có thêm cửa sổ mới xuất hiện đó là Select Spatial Subset ( lựa chọn

Hình35:Chọn đường dẫn lưu file

Hình 36: Lưu tên file

Hình 37:Lưu file

Hình 40:Hình ảnh sau khi cắt không theo ranh giới

4 Giải đoán ảnh

Sau khi Cắt ảnh xong ta mở ảnh đã cắt như trên và tổ hợp kênh theo 6,5,3 để

dễ phân biệt được đối tượng Ví dụ như trong ảnh ta dễ dàng nhận biết được: Màu Ánh tím là “dân cư” , màu xanh lá là “Thực Vật”, màu Xanh đậm là “cây lâu năm”, Màu xanh nước biển là “sông ,kênh, suối”

Sau đó bắt đầu ta đi giải đoán đối tượng trên ảnh

B1: tạo khóa giải đoán cho từng đối tượng: Chọn Basic Tools Region Of Interest  ROI Tool

Hình 42: Các bước chọn tiếp

B2:Khi đó Bảng ROI Tool xuất hiện: ta nhấp vào New Region để tạo các lớp

đối tượng cần phân loại như Thực vật , Dân Cư, Cây lâu năm, sông suối

màu ánh tím bằng cách đúp chuột chọn những điểm trong vùng có màu ánh tím sau đó sẽ tạo thành 1 vùng bằng cách đúp chuột phải 2 lần nó sẽ hiển thị như trong hình dưới đây:

B3:Sau đó chọn File  Save ROI để lưu các đối tượng đó vào.

Hình44: Save ROI

Chọn tất cả các đối tượng cần lưu bằng cách nhấn chuột chọn Select All chọn

Choose và tìm đường dẫn để lưu Ok

Hình 45:Lưu ảnh phân loại

Sau khi đã lưu xong ta Kích chuột vào Classification ( trên thanh công cụ

File hiện ra : ta kích chuột vào tên ảnh “anh_cat” theo danh giới bên Select

Input File  OK

Hình 47: Chọn File ảnh cắt

Hình 48: Chọn đối tượng muốn phân loại

Sau khi lựa chọn ta được như sau: Hình ảnh sau khi phân loại

Hình 49: Hình ảnh sau phân loại

Để làm mịn thì ta phải làm them một số các bước như sau:

B1: chọn Classification  Post Classification  Majoriti/Majoriti

Analysis

B2: Chọn ảnh vừa phân loại  OK

Hình 51:Chọn ảnh làm mịn

B3: Tiếp theo chọn hết các đối tượng cần làm mịn, Chọn Choose để tìm đường dẫn để lưu

5 Tính toán chỉ số NDVI

Tính NVDI(1)

Để tính chỉ số NDVI chúng ta làm các bước như sau:

Trước hết ta mở thanh công cụ Transform => NDVI

Hình 53: Thanh công cụ Transform Bước1 tính chỉ số NDVI

Khi ấn vào NDVI nó sẽ hiện ra cửa sổ NDVI calculation input file ta sẽ kích vào ảnh muốn chọn và nhấn ok

Hình 54: Cửa sổ NDVI calculation input file

Tiếp theo cửa sổ NDVI calulation parameters sẽ hiện ra Với phần input file type chúng ta sẽ chọn là landsat OLI Với NDVI bands sẽ chọn red là 4 và near

IR là 5, vào choose để lưu xong ấn OK

Khi ấn ok thì chúng ta sẽ được kết quả tính toán NDVI

Kích đúp chuột vào tấm ảnh ta sẽ được thông số ở địa điểm đó

Hình 56: Thông số của ảnh ở vị trí cần tìm

Tính NDVI (2)

Trên thanh công cụ Basic tools chọn bank math

Hình 57: Công cụ Band Math

Sau đó nó sẽ hiện nên 1 cửa sổ Band math phần enter an expression ở đây chúng ta sẽ nhập công thức và add to list để kiểm tra xem công thức đó có đúng không xong ấn OK

Hình 54: Nhập công thức tính toánBước 2 tính NDVI

Tiếp theo chúng ta phải xem xem B4 là kênh nào? và B5 là kênh nào?

B4 sẽ tương ứng với bank 4 của ảnh cắt theo ranh giới

B5 sẽ tương ứng với bank 5 của ảnh cắt theo ranh giới

rồi chúng ta chọn choose chọn file lưu và ấn ok

Hình55: Cửa ổ variables to bands pairings

Kết quả thu được là

Hình 56: Kết quả tính NDVI(2)

Kết quả NDVI đâu?

B1: Mở ảnh ranh giới mà chúng ta đã cắt lên.Sau đó trên cửa sổ ảnh chính: Nhấp

chuột chọn FileQuickmapNew quickmap

Hình 55: Ảnh đã cắt theo ranh giới

Sau đó ta chỉnh tỉ lệ bản đồ OK  OK

Hình 56: Các thông số cần chọn

Hình 58: TiếpThiết lập thông số

Để tạo chú giải cho bản đồ: Trên cửa sổ ảnh chính ta chọn overlay Overlay

Annotation

Hình 59: Đặt chú giải

Hình 60 :Map key

Hình 62: Chọn lớp cho chú giải

Sau đó click Scroll Đặt vị trị cho chú giải trên bản đồ(cửa sổ Scroll) Sau đó ta

lưu ảnh tạm thời như hình sau

Hình 63: Chọn vị trí chú giải

Hình 62:Lưu tạm thời chú giải

Trên cửa sổ ảnh chính click chuột phải chọn save image as

Hình 64: Chọn đường dẫn

Kết quả cuối cùng ta thu được là:

Hình 65:Bản đồ lớp phủ tỉnh Thái Bình

Hình 3: Kết quả đăng kí thành công 4

Hình 4: Tìm kiếm ảnh VT 4

Hình 5: Data set 5

Hình 6: Nhập tìm kiếm vệ tinh 5

Hình 7:Kết quả tìm kiếm Vệ Tinh 6

Hình 8: Chọn ảnh phù hợp 6

Hình 9: Tải ảnh 7

Hình 10: Chọn phần mềm ENVI 9

Hình11: Chọn mở ảnh 9

Hình 13: cửa sổ Layer Stacking 11

Hình 14:Input file 11

Hình 15:Chọn File 12

Hình 16:Chọn các thông số cơ bản 12

Hình 17:Chọn tên ảnh gộp 13

Hình 18:Quá trình gộp ảnh 13

Hình 19:Kết quả gộp ảnh 14

Hình 20: Chọn band bất kỳ để cắt ảnh 14

Hình 21: Open vector file 15

Hình 22:Chọn danh giới 15

Hình 23:Các thông số cần chọn 16

Hình 24: Load Selected 16

Hình 25:Chọn màu danh giới 17

Hình 26 18

Hình 27: Subset Data via ROIs 18

Hình 28: Chọn ranh giới 18

Hình 29: Các thông số tiếp theo 19

Hình 30:Chọn Band để load 19

Hình 31: Chọn Band bất kỳ 20

Hình 32: Rotate/Flip Data 21

Hình 33 21

Hình 34: Các thông số tiếp theo cần chọn 22

Hình35:Chọn đường lưu trữ 22

Hình 36: Chọn tên file 22

Hình 37: 23

Hình 38:Kết quả việc cắt ảnh 23

Hình 40:Hình ảnh sau khi cắt 24

Hình 41: Chọn các Band để tổ hợp 24

Hình 42: Các bước chọn tiếp 25

Hình 47: Chọn File ảnh cắt 27

Hình 48: Chọn đối tượng muốn phân loại 28

Hình 49: Hình ảnh sau phân loại 28

Hình 50:Chuẩn bị thao tác làm mịn ảnh 29

Hình 51:Chọn ảnh làm mịn 29

Hình 52:Chọn đối tượng làm mịn 30

Hình 53:Bước1 tính chỉ số NDVI 30

Hình 54: Bước 2 tính NDVI 31

Hình 55: Ảnh đã cắt theo danh giới 31

Hình 56: Các thông số cần chọn 32

Hinh 57:Các thông số chọn tiếp theo 32

Hình 58: Tiếp 33

Hình 59: Đặt chú giải 33

Hình 60 34

Hình 61: Chọn vị trí cho chú giải 34

Hình 62:Lưu tạm thời chú giải 35

Hình 63: Lưu ảnh 35

Hình 64: Chọn đường dẫn 36

Hình 65:Tỉnh Thái Bình 37