实验二 海洋水色遥感（一） - 图文

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实验二 海洋水色遥感

海洋遥感应用技术

实验指导书

海洋水色遥感 海洋101 管明雷 141003105 实验室307

测绘工程学院海洋技术系

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实验二 海洋水色遥感

一、实验数据：

MOD02QKM.A2009183.0235.005.2009183095546.hdf MOD03.A2009183.0235.005.2009183094110.hdf

二、目的和要求

1．理解什么是海洋水色遥感，包括哪些内容。

2．理解叶绿素在海洋水色遥感中所起的作用，通过海洋藻类的提取来对海洋水色有感性的认识。

3．MODIS L1B数据有自己的数据特点，因此需要同学们多加了解。通过MODIS的数据处理，来了解各种特点。请解释为什么要做几何校正和bowtie校正？这两种校正有什么区别？bowtie现象是什么原因造成的？ 4．通过NDVI的计算，提取出浒苔的分布区域。

5．需要对每一个步骤进行截图，而且要解释清楚这样处理的理由。最好能对截图中的信息进行解释。

三、实验内容

（一）数据的BOW-TIE校正

（步骤参考实验一，在此不重复） （二）植被指数的提取

由于浒苔的在近红外与红光波段的光谱特征与陆地植被相似，所以可以借助于植被遥感的手段加以提取。

①归一化差分植被指数（NDVI）

NDVI?NIR?R

NIR?R其中NIR和R分别表示近红外波段和红光波段的反射率。

说明：NDVI可以用于检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差等，其结果在[-1,1]。负值表示地面覆盖为云、水、雪等，对可见光高反射；0表示有岩石或裸土等，NIR和R近似相等；正值，表示有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。 ②比值植被指数（RVI） RVI?NIR R其中NIR和R分别表示近红外波段和红光波段的反射率。

绿色健康植被覆盖地区的RVI远大于1，而无植被覆盖的地面（裸土、人工建筑、水体、植被枯死或严重虫害）的RVI在1附近，植被的RVI通常大于2。RVI是绿色植物的灵敏指示参数，与LAI、叶干生物量(DM)、叶绿素含量相关性高，可用于检测和估算植物生物量。

分别计算监测海域的RVI 和NDVI ，对获取的植被指数利用阈值法进行综合判断，提取监测海域的浒苔信息。阈值的选取与监测的海区和浒苔的生长分布状况有关。 通过ENVI软件中的波段运算功能，进行RVI和NDVI的计算。 注意：请弄清楚MODIS数据中，NIR和R分别代表哪个波段。 NDVI计算:

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ENVI软件内置了NDVI的计算模块支持MSS、TM、SPOT等数据，对于MODIS数据则不能直接使用该工具计算。NDVI本质是将2个波段通过计算变换成一个单独的图像波段用来显示植被信息，对于波段计算，我们可以用BASIC TOOLS菜单下的BAND MATHS工具来实现。在选择需要运算的图像后，利用BAND MATHS计算NDVI，使用的计算公式为float(b2-b1)/(b2+b1)，其中float是将计算结果定义为浮点型数据，公式中b1、b2分别对应的是MODIS1B数据的第1和第2波段。选择好对应的波段之后计算NDVI值，最后输出为“File”得到需要的NDVI波段图像。

在这里，我们将NDVI的图像命名为NVDI-BT-MOD02。

（图1 计算NDVI值）

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（三）MOD03数据的处理

在我们数据中，有MOD03.A2009183.0235.005.2009183094110.hdf文件，这是一个MOD03文件，是位置数据，也需要做BOW-TIE校正和几何校正，方法如下。

1、打开文件

File→Open External File→Generic Formats→HDF

找到要打开的MOD03文件，选择Land/SeaMask，点击OK。

（图2 HDF选项 ）

2、进行BOW-TIE校正

Map→Georeference MODIS，进入以下窗口：

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（图3 Input MODIS File）

1、 做校正的范围和MOD02的方法一样，可以对整个影像做校正。点击OK以后，

与MOD02有些不同。进入以下界面，分别选择Latitude和Longitude波段： 2、

(图4 经纬选项表)

4、进入Georeference MODIS Parameters界面，方法和MOD02相同。

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（图5 Georeference MODIS Parameters界面）

5、生成二值图像

通过Band Math生成二值图像，采用公式b1 eq 1，为什么是这样？请思考。文件名保存为MOD03.V01。（请通过View HDF Dataset Attribute功能看描述信息，逻辑运算通过help查询）

(图6 公式下选项表)

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6、切图

由于图像很大，我们拟采用海州湾附近海域作为我们的研究区域。Basic→Region of Interest→ROI Tool，进入ROI Tool对话框。

在该对话框中，选择ROI_Type→Rectangle，在影像中用矩形ROI画出研究区域。

（图7 切图区域）

在ROI_Type对话框，File→Subset via ROI。进入以下界面，选择文件二值图的文件，点击OK，进入Spatial Subset Via ROI Parameters界面，参考截图设置相应参数，请大家弄清楚各个参数的含义。文件名保存为C-MOD03.V01。

5、二值图像转换成矢量

主菜单：Classification→Post Classification→Classification to Vector，选择刚才切好的文件。

（图8 二值图像转换成矢量图）

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这里我们将文件命名为C-MOD03.evf，以备后面使用。

下一步，我们将矢量成ROIs。Available Vector List：File→Export Layers to ROI，选择NDVI-MOD02文件。

（图9 ROT选项图）

点击Export EVF Layers to ROI对话框的OK按钮之后，可能没有特别明显的显示，但是通常都可以成功完成。

主菜单：Basic Tools→Subset Data via ROIs，

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(图10 过程系列图)

点击OK，保存好文件命名为CUT-NVDI-MOD02。在Available Band List找到该文件进行显示，是不是比NDVI-MOD02清晰，很容易看到海水中的浒苔。

（图11 浒苔显示图）

二、浒苔分布区域的提取(矢量化)

根据NDVI值在图像中辨认住浒苔后，可通过“Add New Vectors”用矢量化工具提取研究区中浒苔的边界，为了更清晰地表示浒苔所在范围可以将区域用颜色填充。矢量化结果类似于下图，

1、主菜单：Basic Tools→Region of Interest→ROI Tool

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2、ROI Tool对话框：ROI_Type→Polygon，选中Scroll按钮，在Scroll框中勾画出浒苔分布的范围，完成后点击两下鼠标右键表示完成选择。

（图12 浒苔区域选中）

3、ROI Tool对话框：File→Export ROIs to EVF，进入Export ROIs to EVF

对话框，参考以下设置。

（图13 ROI参数设置）

4、关闭ROI Tool对话框，在Available Vectors List对话框将该矢量叠加到

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CUT-NDVI-BT-MOD02影像上，

（图14 Available Vectors List 界面）

（图15 Available Vectors List 界面2）

3、 在Scroll中，鼠标右键点击图像，选择Save Image as，参考下图设置，得到

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hutai_bianjie.jpg图像，可以通过看图软件查看图的效果。 4、 5、

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（图16 图片输

出界面） （图17 浒

苔图片）

四、实验心得

这节实验课做的是水色遥感，是黄海海域的浒苔对水色的影响。我们通过彭老师给的图片和实验步骤。前一部分是基于实验一的步骤过程中，所以做起来还是得心应手。后面的步骤实验指导书上还算详细，不过指导书估计是老师自己写的，有时候还是有点没能读得懂。

在此强调一点，这个实验实验课没能做完，后部分是回去用自己电脑做的，因此截图可能不一致，不过都是自己做的。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/86st.html