段麗軍 侯峰斌

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原 030024)

ENVI軟件遙感解譯影像制作

段麗軍 侯峰斌

(山西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原 030024)

利用空間分辨率分別為2.5 m的全色和10 m的多光譜SPOT-5影像展開示范，詳細(xì)介紹了遙感解譯軟件ENVI對土地利用信息進(jìn)行提取、解譯和制圖的過程，共解譯6種地類、圖斑87 363 977個、面積444.56 km2，解譯中發(fā)現(xiàn)影像融合方法受影像本身特征、地物分布不均、地類光譜特征等因素影響而存在差異，其中Gram-Schmidt變換方法在高分辨率影像上表現(xiàn)力較好。

遙感，ENVI，光譜特征，影像

1 示范區(qū)概況

本次遙感解譯范圍介于東經(jīng)113°2′47″～113°16′2″，北緯39°41′34″～39°54′16″之間，位于山西省朔州市懷仁縣，地處山西省北部、桑干河上游、大同盆地中部，地形呈西北—東南傾斜，總面積為444.56 km2(見圖1)。

2 遙感影像類型及其處理軟件

本次遙感影像數(shù)據(jù)選取已經(jīng)校正處理后空間分辨率分別為2.5 m的1景全色和10 m的2景多光譜SPOT-5影像。利用美國ITT Visual Information Solutions公司開發(fā)的ENVI(the Environment for Visualizing Images)遙感影像處理軟件對研究區(qū)進(jìn)行解譯。

SPOT-5衛(wèi)星是法國空間研究中心(CNES)研制的一種地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，裝備了高分辨率成像裝置、植被成像裝置和高分辨率立體成像裝置，分辨率最大可達(dá)2.5 m。ENVI是采用IDL開發(fā)的一套功能齊全的遙感圖像處理軟件，能快速、便捷、準(zhǔn)確地從地理空間影像中提取信息[1]；強(qiáng)大的光譜影像處理功能已使其在科研、環(huán)境保護(hù)、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、城市與區(qū)域規(guī)劃等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

3 遙感影像解譯及制圖

1)影像鑲嵌。影像鑲嵌包括以像元為基礎(chǔ)的圖像鑲嵌和應(yīng)用地理坐標(biāo)系進(jìn)行圖像鑲嵌兩種方式，將不同圖幅的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌拼接處理，考慮影像入射角及高程信息計算鑲嵌線，使鑲嵌線走向最優(yōu)。經(jīng)過正射糾正的真彩色鑲嵌產(chǎn)品具有接近現(xiàn)實(shí)的真彩色并且無明顯的拼接線痕跡，從而對于較大的研究區(qū)可以更方便的從整體上進(jìn)行把握。本文將應(yīng)用地理坐標(biāo)系對2景多光譜遙感影像進(jìn)行鑲嵌，在ENVI主菜單下打開File→open Data File，選擇要鑲嵌的2景影像；打開Map(或Basic Tools)→Mosaicking→Georeferenced；進(jìn)入Map based Mosaic鑲嵌界面點(diǎn)擊Import→Import Files→選擇要鑲嵌的影像，定義鑲嵌范圍、輸出維數(shù)和鑲嵌所用的波段；影像鑲嵌后，為保證影像反差一致、色調(diào)相近，沒有明顯的拼接縫，可分別選擇影像→右鍵點(diǎn)擊→Edit Entry對背景值、羽化值、勻光等進(jìn)行設(shè)置；所有參數(shù)設(shè)置完成以后File→Apply→確定輸出象素大小、重采樣方式、輸出路徑及文件名、背景值等→OK。

2)影像融合。鑒于所選取遙感數(shù)據(jù)的多光譜和全色波段特點(diǎn)，為將其光譜特征和全色的高空間分辨率特征同時使用，需采用高分辨率全色波段與多光譜影像融合，形成兼有高空間分辨率和多光譜彩色信息的融合影像。常見的影像融合方法有HSV變換、Brovey變換、Gram-Schmidt變換、主成分(PC)變換、Color Normalized (CN)變換等，實(shí)踐證明，這些融合方法的結(jié)果受影像本身特征的影響，特別是當(dāng)?shù)匚锓植疾痪笃木G地、大面積水體等或影像上存在薄霧、薄云時，各種方法的表現(xiàn)能力存在差異，經(jīng)實(shí)踐比較本次選擇比值變換在高分辨率影像上表現(xiàn)力較好的Gram-Schmidt變換方法對影像進(jìn)行融合。打開融合的兩個文件，選擇主菜單→Transform→Image Sharpening→Gram-Schmidt Spectral Sharpening(或者選擇主菜單→Spectral→Gram-Schmidt Spectral Sharpening)；在Select Low Spatial Resolution Multi Band Input File對話框中選擇低分辨率多光譜圖像→OK；在Select High Spatial Resolution Pan Input Band對話框中選擇高分辨率單波段圖像；在彈出的Gram-Schmidt Spectral Sharpening輸出對話框中，選擇Average of Low Resolution Multispectral File，利用多光譜波段的平均值來模擬低分辨率的全色波段，選擇輸出文件路徑及名稱。

3)影像裁剪。ENVI通過spatial subset(構(gòu)建空間子集)和spectral subset(構(gòu)建光譜子集)兩種方法來實(shí)現(xiàn)對遙感影像的裁剪?；跇?gòu)建空間子集的裁剪包括image，map，file，ROI/evf等方式，考慮到校正影像地理坐標(biāo)為經(jīng)緯度，故本文采用構(gòu)建空間子集下的map方式來進(jìn)行影像裁剪。具體步驟是在Basic Tools菜單下點(diǎn)擊Resize Data子菜單，在彈出Resize Data Input File對話框中選擇需要進(jìn)行裁剪的影像文件，并在Subset Using下選取Map，在彈出窗口中輸入左上角和右下角經(jīng)緯度，確定后選擇輸出路徑。

4)監(jiān)督分類。本文主要對示范區(qū)土地利用類型進(jìn)行分類，故按水域、居民用地、交通用地、林地、耕地、草地等6種類型構(gòu)建感興趣區(qū)域。根據(jù)分類的復(fù)雜度、精度需求，選取監(jiān)督分類中的最大似然法來進(jìn)行分類。具體步驟為在image中的overlay—Region of interest建立感興趣區(qū)域，并在ROI tool對話框菜單點(diǎn)擊options—compute ROI separability通過定量計算的方式來驗(yàn)證樣本的可分離性和準(zhǔn)確性；在主菜單下點(diǎn)擊Classification-Supervised-maximum likelihood，彈出的窗口中直接選擇要分類圖像，確定后彈出Select Classes from Regions窗口，單擊Select All Items按鈕，選擇全部的樣本，設(shè)置輸出路徑。監(jiān)督分類統(tǒng)計結(jié)果可在主菜單Classification下進(jìn)行查看。本次共解譯圖斑87 363 977個，面積444.56 km2，其中耕地和居民用地所占比例較大，合計達(dá)89.28%，解譯結(jié)果見表1。

5)制圖。制圖功能為ENVI的基本功能，制圖過程一般由以下幾步組成。首先使用ENVI的快速制圖(QuickMap)功能創(chuàng)建快速制圖模板，然后設(shè)置像素、頁面和比例尺大小，接著添加圖名、圖例、公里網(wǎng)格等，最后確定輸出路徑；如果對制圖效果不滿意，后期也可以分別對坐標(biāo)、比例尺、圖例等進(jìn)行修改。

4 結(jié)論與展望

1)本文詳細(xì)介紹了遙感解譯軟件ENVI對土地利用信息進(jìn)行提取、解譯和制圖的過程；解譯中發(fā)現(xiàn)影像融合方法受影像本身特征、地物分布不均、地類光譜特征等因素影響而存在差異，其中Gram-Schmidt變換方法在高分辨率影像上表現(xiàn)力較好。2)目前ENVI軟件在對因自然和人為誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害(如崩塌、滑坡、地裂縫、泥石流等)進(jìn)行解譯時，受影像分辨率、時相性的影響，具有一定的局限性和不確定性，為此可結(jié)合高精度的DEM，DOM，DLG和InSAR技術(shù)進(jìn)行。

[1] 徐冬青.遙感圖像處理軟件ENVI應(yīng)用中的若干技巧[J].黑龍江水專學(xué)報,2004,4(31):104-107.

On remote sensing mapping and making with ENVI software

Duan Lijun Hou Fengbin

(ShanxiGeologicalEnvironmentInspectionCenter,Taiyuan030024,China)

The paper adopts multi-spectral data SPOT-5 images with spatial resolutions of 2.5 m high spatial pan and 10 m, mainly introduces the remote sensing mapping software ENVI to extract, interpret and map the land with information, interprets 6 land types and 87 363 977 pattern spots, and 444.56 km2coverage, and finds image fusion method has some differences by factors including image features, uneven distribution, and features of land type spectrum, and indicates the Gram-Schmidt conversion method is reflected better in high resolution image.

remote sense, ENVI, spectrum feature， image

1009-6825(2015)07-0257-02

2014-12-22

段麗軍(1985- )，男，助理工程師； 侯峰斌(1983- )，男，工程師

TP702

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