ENVI与ERDAS 遥感专题图制作及比较

论ERDAS与ENVI 在专题地图中的应用及比较

董迪

（武汉大学遥感信息工程学院，湖北 武汉 430072）

摘要：ERDAS和ENVI两个软件是遥感专业数字图像处理领域中的主流软件，如何最大限度地使用两个软件，方便、快捷地制作专题地图是一个值得探讨的问题。本文介绍了专题图制作的基本流程，包括格式转换、波段叠加、几何纠正、图像镶嵌与融合、分类、专题信息的提取等；着重对比了ERDAS和ENVI软件在实际专题图制作中的优缺点，最后得出结论并给为今后的工作提出了建议。

关键词：ERDAS，ENVI，专题地图，比较 引言

随着人类社会进入信息化时代，遥感技术也随之迅猛发展，不同格式类型、不同传感器、不同波段、不同分辨率的遥感数据不断被地面接收站接受，为遥感应用开辟了广阔的前景。然而，如何灵活地利用各种不同类型的遥感处理软件进行有效地数据处理，最大限度地提取对经济、社会发展有用的信息是一个值得探讨的问题。遥感专题图的制作是遥感数字图像处理领域的一个重要的研究内容，而ERDAS与ENVI软件是目前遥感专业图形处理领域的主流软件，均具有强大的遥感图像数据处理的功能。本文主要介绍应用ERDAS与ENVI软件进行遥感专题图的制作的流程以及两者在专题图制作方面的优劣。

1. 软件与数据的介绍

1.1. 软件简介

本次试验主要是基于ERDAS IMAGINE 9.1与ENVI 6.1.1的平台进行操作。ERDAS IMAGINE 9.1是高度模块化的视窗型专业遥感图像处理与地理信息系统软件，功能覆盖了数据输入输出与显示，数据预处理，专题图制作，图像解译，图像库管理，图像分类，空间建模，波谱分析，雷达图像处理，矢量功能等。ENVI 6.1.1是一个以菜单形式提供图像处理支持的完善的数字图像处理系统，其具有全面分析航空遥感影像的能力，功能包括图像分类，图像增强与分割，图像变换，滤波，光谱分析，专题图制作，雷达图像处理等。 1.2. 实验数据介绍

实验数据包括两幅相邻各含六个波段的TM影像——1、3、4、5、7波段的分辨率为30m，6波段的分辨率为120m；一幅分辨率为10m的SPOT全色波段影像——有TXT格式文件介绍其投影信息与大地坐标。

2. 专题图制作设计流程与原理

以下为此次实验的总体设计流程图，主要涉及到数据的格式转换、图像的增强处理、几何纠正、图像镶嵌，之后专题图制作的工作流分为两支，一支进行高低分辨率图像的融合，另一支将融合后的TM图像分类并评价，最后将融合后的影像作为底图，分类图突出水系部

分与之叠加，得到最终的水系专题图。

格式转换图像增强处理几何纠正图像镶嵌图像融合分类提取专题信息分类评价专题图的制作 图1 总体设计流程图

2.1. 格式转换

由于原数据是TIFF格式，而Erdas和ENVI软件有各自默认的数据处理格式，为避免出现异常情况便于进一步的处理，所以第一步进行格式转换。同时，由于TM原始数据有1、3-7共6个波段，而分类处理时一般根据多光谱信息进行处理，所以使用软件进行6个波段图像的叠加，没有进行波段选择，以免光谱信息的丢失； 2.2. 图像增强处理

TM原始数据有左右相邻的影像，必须将其镶嵌成一幅图像，才能与SPOT图像进行融合处理，而镶嵌的第一步是几何纠正，为了更快速地寻找到左右视图像对应的同名点，可根据情况进行图像的增强处理； 2.3. 几何纠正

几何纠正几何纠正的方法分为针对引起畸变的原因的粗几何校正和利用控制点进行精几何校正。本实验采用基于多项式的几何精纠正的方法； 2.4. 图像镶嵌

将TM原始左右相邻的影像依据图像镶嵌算法得到一幅图像，图像镶嵌算法的一般步骤是几何纠正、镶嵌边搜索、亮度与反差调整以及边界线平滑，关键是能够实现无缝、平滑镶嵌。为适应专题图制作的要求，可在镶嵌后将图像剪裁成规则的矩形； 2.5. 图像融合

本次实验的图像融合是指不同分辨率图像的融合（10M和30M分辨率），基于IHS空间的遥感图像的融合是一种比较简单且效果较好的方法，其思想主要是先将低分辨率图像从RGB空间转换到IHS空间，将高分辨率图像作为亮度值与低分辨率图像的H和S分量进行从

IHS空间到RGB空间的逆变换，这样得到的影像既具有较高的分辨率，又保留其光谱信息，得到较好的视觉效果； 2.6. 分类提取专题

图像的分类主要分为非监督分类与监督分类，主要的区别是有无先验知识，本实验中主要联合运用两种分类方法以提取当地水系的信息，在融合后的影像上叠加以突出水系的分布特征；

2.7. 专题图的制作

专题图的制作包括添加格网、图例、比例尺等，为了获得最好的效果，将融合后的图像作为底图，将分类图像突出水系分布显示在底图上，以便提高地图分辨率的同时保证地物边缘提取的精度。

3. 实验流程与结果分析比较

3.1. 实验流程分析与比较

在格式转换、波段叠加以及图像增强方面，ERDAS与ENVI软件的功能不相上下，均可以顺利完成任务，但由于两者的设计理念的差异——ERDAS是一种高度模块化的工具箱式的结构，而ENVI的功能则是以菜单的形式顺次排列，层次清晰分明——导致两者在使用习惯上有较大的差异。ERDAS在格式转换、图像增强等方面有专门的模块，可以并行处理；ENVI的大部分功能以菜单项的形式分散于各主菜单下，且不能进行并行处理。

ERDAS与ENVI软件的几何校正的设计风格类似，功能也大致相同，但是在基于多项式的校正所需的最少点数不同。由于宜昌葛洲坝地区的地形较为复杂，起伏较大，所以一般选择2次多项式校正，但是ERDAS最少只需6对同名点，而ENVI最少需要9对同名点，说明ENVI在同名点的数量上较为严格，同时经过试验发现使用ENVI软件进行几何纠正较难达到较好的效果，必须覆盖式地选取较多的同名点，但是由于本实验的影像的空间分辨率分别是30m和10m，在一幅图像上较为清晰的地物可能在与之对应的图幅上难以找到对应的同名点，同时该地区较多的山地，大型明显的地物标志并不多，这为同名点的选择设置了较大的障碍。由于ENVI的显示窗口包含一个主体图像窗口，一个缩放窗口，一个滚动窗口且所有窗口可重新调整尺寸，有利于同名点的寻找；但是ENVI的同名点在选定后不易调整，一般总是删去重新选择，所以初学者并不易在RMS小于1个像素的限制下确定到较多对同名点，而在调整方面ERDAS做得更为人性化，并且在增加一对同名点后系统会自动算出总的RMS的变换情况，便于用户及时在原来选点的基础上更改，精益求精，初学者容易得到较多的准确地同名点。在几何校正方面，ERDAS软件在关键细节方面优于ENVI，而ENVI在可视化方面值得ERDAS借鉴。

在图像镶嵌、剪裁以及融合操作上，ERDAS比ENVI更为多样化且简单易行。关于图像镶嵌，ERDAS软件主要是基于有地理参考的影像进行镶嵌，可以直接镶嵌、可以由系统依据不同的算法计算得到最佳镶嵌边，也可以由用户使用AOI工具画出镶嵌边的位置再进

行镶嵌等等，给予用户较大的选择空间。而ENVI虽然提供了基于像素和基于地理参考两种镶嵌方法，但是在细节方面有所欠缺，没有提供自动计算镶嵌边的算法，镶嵌边必须事先准备好等等，若两幅影像的边界信息较为明显，初学者较难得到较好地结果。对于剪裁，ERDAS也提供了如Inquire Box，AOI等多种途径，而ENVI的选择较为单一。关于图像融合，ERDAS可以直接融合两张有地理参考的大小不一的影像，而ENVI则需要依据两者的分辨率调整其中一幅的大小后才能使用融合算法，从这个角度看，ERDAS软件更为简便。

影像分类是遥感影像处理中的重要内容，监督与非监督分类均基于影像的光谱信息，两者均可实现自动分类，而ENVI在分类参数设置、分类方法的选择上更为多样——Isodata算法ERDAS软件设置6个参数，而ENVI设置10个参数，可见ENVI在分类控制上更为严格；非监督分类ERDAS仅有Isodata这1种算法，而ENVI提供了2种；监督分类ERDAS提供了3中算法，而ENVI包括6种算法，其中包括了端元概念的提出；样区的评价ENVI创造性地发明了N维可视化器，有利于提纯样区，提高分类的精度。

图2 ERDAS监督分类图 图3 ENVI监督分类图

说明：两者的分类类别均是长江、河流与长江支流、居民地，植被，道路与空地共5类；比较两者可知效果并不完全一致，ENVI能够更为有效地检测出道路与空地、居民地等。

分类效果从目视而言答题一致，以下为ERDAS“散点法”得到的精度报告，以及ENVI通过已有的样区得到的精度报告。

表1 ERDAS REPORT（散点法）

类别名称 湖泊与支流 植被 道路与空地 长江 居民地 总点数 参考点总数 1 16 6 2 5 30 分类点总数 0 20 4 2 4 30 正确点数 0 16 4 2 4 26 产品精度 — 100% 66.67% 100% 80% 用户精度 — 80% 100.0% 100% 100% 总体分类精度=86.67% 总体Kappa系数=0.7744

表2 ENVI REPORT（AOI样区法） 类别名称（单湖泊与支流 位：百分比） 长江 植被 居民地 道路与空地 湖泊与支流 长江 植被 居民地 道路与空地 总百分比 93.62 0 1.22 4.26 0.91 100 0 99.85 0 0.15 0 100 0 0 99.52 0 0.48 100 0 0 1.33 94.47 3.54 100 0 0 0 1.03 98.97 100 总体分类精度=98.1112% Kappa系数=0.9725 由以上数据可见，排除ENVI的精度评定材料有一定的主观性，ENVI的分类精度较高，而ERDAS的精度检验的方法值得ENVI借鉴。总之，无论在样区的选择方便性、还是参数设置的多样性来讲，ENVI均优于ERDAS软件。

专题图的制作方面，ENVI有快速制图的工具，可以一次性添加格网、比例尺等，较为方便。

3.2. 实验结果的比较

图4 ERDAS专题图 图5 ENVI快速制图工具制作的专题图

两种软件均不支持中文的输入，一般可使用Photoshop制作好后当做对象插入图幅中。ENVI由于使用快速成图的工具，制图效率高于ERDAS，ERDAS的相关注记等必须依次插入，较为繁琐。在ENVI制图中，影像镶嵌式基于像素的方法，影像融合是采用将镶嵌图进行主分量变换后得到的三个分量与SPOT影像进行融合，由于主分量变换有分类的作用未使用分类图叠加技术进行显示。

4. 总结

从以上的流程分析与比较中可见，ERDAS与ENVI作为市场上主流的专业遥感图像处理软件还是有各自的优势，虽然两者的功能相近，但是在细节上两者还是需要相互借鉴：ERDAS在几何处理如几何校正、裁剪、镶嵌等方面优于ENVI；ENVI在分类，光谱处理方面优于ERDAS。建议在今后的遥感图像处理的工作中，可以在几何处理方面多倚重ERDAS软件，而在光谱分析、时使用ENVI软件。 i

参考文献： [1] 赵文吉等（编译）.ENVI遥感影像处理专题与实践 [M].北京：中国环境科学出版社，2007. [2] 王海芹，杨燕，汪生燕 .国外四大遥感软件影像分类过程及效果比较 [J] 地理空间信息2009,7(5)

[3] 陈清等 .基于ENVI4.2的遥感图像分析处理——以广州市北部地区的ETM遥感图像为例[J] 软件导刊 2008,7(6).

[4] 美国RSI公司.ENVI遥感影像处理实用手册[M].ENVI系列丛书，2005

[5] 党安荣，王晓栋等.ERDAS IMAGINE遥感图像处理方法 [M] 清华大学出版社,2003

Comparison and Application of ERDAS and ENVI in

Thematic Mapping

Di Dong

( School of Remote Sensing and Information Engineering in Wuhan University,Wuhan 430000,China )

Abstract: ERDAS and ENVI are two mainstream professional image manipulation softwares in remote sensing fields, how to make the best use of these two in thematic mapping is worth consideration.This paper introduces the basic processes of thematic mapping and highlights the advantages and drawbacks of the two softwares in the production , and finally give some suggestions for future work. Keywords: ERDAS, ENVI, thematic map, comparison

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作者简介：董迪（1990—），女，汉，湖北黄冈人，武汉大学遥感信息工程学院08级本科生，摄影测量与遥感方向，联系电话15172377703，邮箱 dongdide@foxmail.com

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/57k2.html