ERDAS遥感图像处理教程 - 此为研究生实验教程

《遥感数字图象处理实验指导书》

实 习 须 知

实验室资源：

1 硬件设备：

局域网系统；

高级PC 计算机 （每人一台，在规定时间使用）；

2 软件系统

Windows 2000 或 Windows XP ERDAS IMAGINE9.1或9.2 ArcToolbox ArcMap Microsoft Word Microsoft Excel Zip program 3 数据资源

数据源：

老师提供

实习目的与内容

1 实习目的

本实习为已具有RS的基本概念和理论基础的学生设计，目的是帮助学生在了解RS基本组成与数据结构模型的基础上，重点学习使用ERDAS IMAGINE9.1软件进行视窗操作、数据数据预处理、图像解译、图像分类和矢量功能；了解地图投影系统的使用；学习多种数据输入的方法，不同数据格式转换，数据库模式的定义等多种前后期处理工作；掌握遥感图像前后处理和解译、分类地理的技术流程和方法，数据库建设以及地理数据的编辑和管理；配合具体实例运用GIS空间分析工具。通过系列实习过程，重点培养学习者掌握RS提取信息的基本过程和技巧，并可初步用来解决运用遥感提取信息的问题。

2 实习内容

实习1：ERDAS IMAGINE 9.1系统简介与入门；包括：软件概述，视窗操作中的菜单工具条的介绍，数据的输入输出。

实习2：数据预处理；包括：图像分幅剪裁，图像几何校正，图像拼接处理，图像投影变换； 实习3：图像解译；包括 功能简介，辐射增强处理（去霾处理）、常用的光谱增强处理（假彩色合成与指数计算）、空间增强处理（分辨率融合）。

实习4：图像分类；包括；非监督分类和监督分类，专家分类器（在高级练习中学习） 实习5： 地理信息系统分析和矢量功能介绍，综合运用GIS工具解决实例提出的问题。 实习6：专题制图输出全过程学习。

3 本书有关约定

实习1 ERDAS IMAGINE 9.1系统简介与入门

实习内容:

1、 了解有关ERDAS IMAGINE系统的基本概念和功能。

2、 了解ERDAS IMAGINE9.1 软件的主要扩展模块及其功能，熟悉系统的操作环境。 3、 ERDAS IMAGINE9.1的快速入门。 课时安排：4课时

1遥感的应用领域和ERDAS IMAGINE系统的基本概念和功能：

遥感技术作为对地观测，提取地表最现势状况的最有利工具，被广泛应用在各行各业，包括测绘，自然资源管理，林业，水利，交通，环境保护，电力电信、防震减灾、城市规划、国防军事等，ERDAS IMAGINE作为遥感界的排头兵，为大家提供了不仅仅是增强，滤波，纠正，融合等简单的基本应用，而是提供了强大的工具，使你在定量化的分析方面，系统功能的可扩充性方面使您更加得心应手，如专家分类，子象元分类（混合象元），三维可视化分析，数字摄影测量等，同时，还给您带来与GIS一化集成的解决方案，如查询检索编辑ArcInfo的地理信息，建立矢量层后的人工解译，直接得到目标的矢量数椐，还可将分好类的专题影像转换成ArcInfo的矢量数据（Coverage, Shape File）,使分析的结果可以直接为地理信息系统管理与应用，从而发挥更大的作用。

ERDAS IMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。 ERDAS IMAGINE是以模块化的方式提供给用户的，可使用户根据自己的应用要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。

ERDAS IMAGINE面向不同需求的用户，对于系统的扩展功能采用开放的体系结构， 以IMAGINE Essentials、IMAGINE Advamage、IMAGINE Professional的形式为用户提供了低、中、高三档产品架构，并有丰富的功能扩展模块供用户选择，使产品模块的组合具有极大的灵活性， 1.1 IMAGINE Essentials级

是一个花费极少的，包括制图和可视化核心功能的图像工具软件．无论您是独立地从事工作或是处在企业协同计算的环境下，都可以借助IMAGINE Essentials完成二维／三维显示、数据输入，排序与管理、地图配准，专题制图以及简单的分析。可以集成使用多种数据类型，井在保持相同的易于使用和易于剪裁的界面下升级到其它的ERDAS公司产品。

可扩充的模块：

（1）Vector模块——直接采用GIS工业界领袖ESRI的Arclnfo数据结构Coverage，可以建立，显示、编辑和查询Coverage，完成拓朴关系的建立和修改，实现及矢量图形和栅格图像的双向转换等：

（2）Virtual GIS模块——功能强大的三维可视化分析工具，可以完成实时3D飞行模拟，建立虚拟世界，进行空间视域分析，矢量与栅格的三维叠加，空间GIS分析等：

（3）Developer's Toolkit模块--ERDAS INIAGINE的C语言开发工具包，包含了几百个函数，是ERDAS IMAGINE客户化的基础。 1.2 IMAGINE Advantage级

建立在IMAGINE Essential级基础之上的，增加了更丰富的栅格图像GIS分析和单张航片：正射校正等强大功能的软件。IMAGINE Advantage为用户提供了灵活可靠的用于栅格分析、正射校正，地形编辑及图像拼接工具，简而言之，IMAGINE Advantage是一个完整的图像地理信息系统（Imaging GIS），

可扩充模块：

（1）Radar模块——完成雷达图像的基本处理，包括亮度调整、斑点噪声消除．纹理分析、边缘提取等功能；

（2）OrthoMAX模块——全功能、高性能的数宇航测软件，依据立体像对进行正射校正、自动DEM提取、立体地形显示及浮动光标方式的DEM交互编辑等；

（3）OrthoBase模块——区域数字摄影测量模块．用于航空影像的空中测量和正射校正； （4）OrthoRadar模块——可对Radarsat，ERS雷达图像进行地理编码、正射校正等处理； （5）SmreoSAR DEM模块——采用类似于立体测量的方法，从雷达图像数据中提取DEM； （6）IFSAR DEM模块——采用干涉方法，以像对为基础从雷达图像数据中提取DEM； （7）ATCOR模块——用于大气因子校正和雾曦消除． 1.3 IMAGINE Professional级

是面向从事复杂分析，需要最新和最全面处理工具，经验丰富的专业用户。Professional是功能完整丰富的图像地理信息系统。除了Essentials和Advantage中包含的功能以外，IMAGINE Professional还提供轻松易用的空间建模工具（使用简单的图形化界面），高级的参数/非参数分类器，知识工程师和专家分类器，分类优化和精度评定，以及雷达图像分析工具．

可扩充模块：

（1）SubpixeI Classifier模块——子象元分类器利用先进的算法对多光谱图像进行信息提取，

可达到提取混合象元中占20％以上物质的目标。

2、ERDAS IMAGINE软件的主要特点 ——为什么我们选择ERDAS IMAGINE作为学习遥感信息技术处理的操作软件？

1 图像处理方面

1) 方便和直观的操作步骤使用户操作非常灵活：ERDAS IMAGINE具有非常友好、方便地管理多窗口的功能。不论是几何校正还是航片、卫片区域正射矫正以及其它与多个窗口有关的功能，IMAGINE都将相关的多个窗口非常方便地组织起来，免去了用户开关窗口、排列窗口、组织窗口的麻烦，应用方便因而加快了产品的生产速度。IMAGINE的窗口提供了卷帘、闪烁、设置透明度以及根据坐标进行窗口联接的功能，为多个相关图像的比较提供了方便的工具。IMAGINE的窗口还提供了整倍的放大缩小、任意矩形放大缩小、实时交互式放大缩小、虚拟及类似动画游戏式漫游等工具，方便对图像进行各种形式的观看与比较。

2) ERDAS IMAGINE为不同的应用提供了250多种地图投影系统。支持用户添加自己定义的坐标系统。支持不同投影间的实时转换、不同投影图像的同时显示对不同投影图像直接进行操作等。支持相对坐标的应用。另外有非常方便的坐标转换工具，经纬度到大地坐标，反之亦然。 3) 常用的图像处理算法都可用图形菜单驱动，用户也可指定批处理方式（batch），使图像处理操作在用户指定的时刻开始执行；

4) 图像的处理过程可以由图像的属性信息控制，而上层属性信息可存在于本层或任何其他数据层次；

5) 图像处理过程可以用于具有不同分辨率的图像数据上，输出结果的分辨率可由用户指定； 6) 支持对不同图像数据源的交集、并集和补集的图像处理；

7) 图解空间建模语言，EML和C语言开发包的应用使得解决应用问题的客户化更加容易与简单。用户可以对IMAGINE本身应用的功能进行客户化的编辑，满足自己专业的独特需求。还可以将自己多年探索、研究的成果及工作流程以模型的形式表现出来。模型既可以单独运行也可以和界面结合象其它功能一样运行。更可以利用C Toolkit进行新型算法及功能的开发。

8) 独一无二的专家工程师及专家分类器工具，为高光谱、高分辨率图像的快速高精度分类提供了可能。此工具突破了传统分类只能利用光谱信息的局限，可以利用空间信息辅助分类。此工具可以将我们所积累的几乎所有数字信息应用于分类，是分类应用的一大飞越。其功能强大且应用方便，其提供的游标功能使知识库的优化成为轻而易举的操作。其知识库的可移动性为其它非专业人员进行分类工作提供了方便，为成熟知识库的推广应用提供了方便易行的途径。利用专家的

视窗菜单条Utility->Flicker->Viewer Flicker对话框（图1.8）

从图1.8可以看出:在Viewer Flicker对话框中，可以设置自动闪烁（Automatic Flicker）与手动闪烁（Manual Flicker）两种模式，自动闪烁是按照所设定的速度（Speed）自动控制上层图像的显示与否，而手动闪烁则是手动控制上层图像的显示与否。

2、文件显示顺序的问题

在实际工作中，经常需要在同一个视窗中同时打开多个文件，包括图像文件、图形文件、AOI文件、注记文件等，可以应用Arrange Layers命令调整文件显示顺序。为了说明文件显示顺序操作功能，需要首先在视窗中依次打开一组图像文件（lnlandc.img, Lanier.img, lndem.img,lnlakes.img ），注意打开上层图像时，不要清除视窗y中已经打开的图像。依次打开%sampledata/openimage下的以上文件

视窗菜单条:View->Arrange Layers->Arrange Layers Viewer对话框（图1.9）

在Arrange Layers Viewer对话框中点击鼠标左键或拖动文件，达到调整文件顺序之目的，然后应用（Apple）显示顺序调整，并关闭（Close） Arrange Layers Viewer对话框，结束文件显示顺序操作。

显示比例操作（Display Scale）

用于调整文件显示比例及其与视窗的对比关系，Scale菜单对应的二级下拉菜单中包括四个，命令依次是：（1）Image to Window: 按照视窗大小调整文件显示比例；（2）

图1.9 Arrange Layers Viewer对话框

Window to Image: 按照文件尺寸调整视窗大小；（3）Extent:显示文件整体范围；（4）Scale Tool:通过比例工具定义显示比例。

练习2 数据的输入/输出简介

ERDAS IMAGINE的数据输入输出功能（import/Export），允许您输入多种格式的数据供IMAGINE使用，同时允许您将IMAGINE的文件转换成多种数据格式。目前，IMAGINE可以输入的数据格式达70多种，可以输出的数据格式近34中，几乎包括常用或常见的栅格数据和矢量数据格式，具体的数据格式都罗列在IMAGINE输入输出对话框中（图1.10）。

数据输入输出的一般操作过程如下:（在此我们以××地区的TM多光谱卫星数据输入为例，

演示如何操作数据的输入/输出工作。

首先我们获得的数据是刻录在光盘上的，为了工作方便，我们先把数据复制到硬盘上你的工作目录%sampledata/im-export/19860730，复制完成后我们发现，TM数据是分波段存放的。根据需要，我们有输入单波段数据和组合多波段数据两种方法。

1、输入单波段数据

ERDAS

图标面板菜单

条:Main->Import/Export->数据输入输出对话框（图1.10）

在数据输入输出对话框中，通常需要设置下列参数信息:

（1）确定是输入数据（Import）、还是输出数据（Export），在此我们选择Import （2）在列表中选择输入数据或输出数据的类型（Type），我们选择Generic Binary

图1.10 Import/Export图标~数据输入输出对话框

（3）在列表中选择输入数据或输出数据的媒体（Media: CD-ROM,. Tape, File）,选择File 格式

（4）确定输入数据文件路径和文件名（Input File: *.*）,确定文件名为19860730scene/ band1.dat （5）确定输出数据文件路径和文件名（Output File: *.*） 为band1.img （6）OK（进入下一级参数的设置，随数据类型而不同）,如下图设置

补充说明：二进制图像数据输入：我们从遥感卫星地面站购置的TM图像数据或其它图像数据，往往是经过转换以后的单波段普通二进制数据文件、外加一个说明头文件（header.dat）。对于这种数据，必须按照普通二进制来（Generic Binary）输入，而不能按照TM图像或SPOT图像来输入。同时，虽然数据文件是存储在只读光盘（CD-ROM）或磁带（Tape）中，但为了提高数据转换速度、并保证转换质量，最好是将数据文件直接复制到计算机硬盘中，而后选择文件（File）作为输入媒体、而不要选择CD-ROM或Tape。

补充：说明头文件（header.dat）可以通过Windows系统自带的记事本程序打开，内容如下：

PRODUCT =02270136-01 WRS =122/03900 ACQUISITION DATE =19860730 SATELLITE =L5 INSTRUMENT =TM10 PRODUCT TYPE =MAP ORIENTED PRODUCT SIZE =SUBSCENE TYPE OF GEODETIC PROCESSING =SYSTEMATIC RESAMPLING =CC RAD GAINS/BIASES = 0.99992/-0.0100 2.42430/-0.0232 1.36344/-0.0078 2.62901/-0.0193 0.58771/-0.0080 3.20107/0.25994 0.38674/-0.0040 VOLUME #/# IN SET =1/1 START LINE #= 1 LINES PER VOL=11599 ORIENTATION = 0.00 PROJECTION =TM USGS PROJECTION # = 9 USGS MAP ZONE = 0 USGS PROJECTION PARAMETERS = 6378245.000000000000000 6356863.018773047300000 1.000000000000000 0.000000000000000 117.000000000000030 0.000000000000000 500000.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 0.000000000000000 EARTH ELLIPSOID =Krassovsky SEMI-MAJOR AXIS =6378245.000 SEMI-MINOR AXIS =6356863.019 PIXEL SIZE =25.00 PIXELS PER LINE= 1577 LINES PER IMAGE= 1657 UL 1143600.5862E 301059.4042N 268837.500 3342912.500 UR 1150032.2914E 301124.0497N 308237.500 3342912.500 LR 1150059.0780E 294900.3958N 308237.500 3301512.500 LL 1143632.8611E 294836.1163N 268837.500 3301512.500 BANDS PRESENT =1234567 BLOCKING FACTOR = 1 RECORD LENGTH = 1577 SUN ELEVATION =59 SUN AZIMUTH =103 CENTER 1151104.6970E 295606.4821N 324710.901 3314367.789 2236 1143 OFFSET=-598 REVB 通过阅读说明头文件，你可以获悉图像拍摄时间，投影参数，文件的行列数等信息。

2、组合多波段数据（LaverStack Bands Data）

上面的数据输入只是将单波段的普通二进制数据文件转换成ERDAS自己的单波段IMG文件，而在实际工作中，对遥感图像的处理和分析都是针对多波段图像进行的，所以，还需要将若干单波段图像文件组合（Laver Stack）成一个多波段图像文件，具体过程如下:

ERDAS图标面板菜单条:Main->Image Interpreter->Utilities->Layer Stack 打开Layer Selection and Stacking对话框（图1.11）

ERDAS图标面板工具条:点击Interpreter图标->Utilities->Layer Stack 打开Layer Selection and Stacking对话框（图 1.11）

在Layer Selection and Stacking对话框中，依次选择并加载（Add）单波段图像: （1）输入单波段文件（（InputFile: *.img）:Band1.img->Add （2）输入单波段文件（（Input File:’img）:Band2,img->Add （3）输入单波段文件（（InputFile: *.img）:Band3,img->Add ………

（4）输出多波段文件（Output File: *.img）:bandstack, img

（5）输出数据类型（Output Data Type）:Unsigned 8 Bit （6）波段组合选择（OutputOption）:Union （7）输出统计忽略零值:Ignore Zero In Stats （8）单击OK（关闭Layer Selection and Stacking对话框，执行波段组合）

我们就得到一个具有7个波段的多光谱卫星影像，保存到工作目录下，文件名为：19860730tm.img。

3. TIFF图像数据输入输出（Import / Export TIFF Data）

图 1.11 Layer Selection and Stacking

对话框

TIFF图像数据是非常通用的图像文件格式，从ERDAS IMAGINE8.4起增加了一个TIFF DLL动态连接库，从而使ERDAS IMAGINE支持6.0版本的TIFF图像数据格式的直接读写，包括普通TIFF和GeoTIFF。

用户在使用TIFF图像数据时，不需要再象以前那样通过Import/Export来转换TIFF文件，而是只要在打开图像文件时，将文件类型指定为TIFF格式就可以直接在视窗中显示TIFF图像。

如果要在图像解译器（Interpreter）或其它模块下对图像做进一步的处理操作，依然需要将TIFF文件转换为IMG文件，这种转换非常简单，只要在打开TIFF的视窗中将TIFF文件另存为（（Save As） IMG文件就可以了。同样，如果ERDAS IMAGINE的IMG文件需要转换为GeoTIFF文件，只要在打开IMG图像文件的视窗中将IMG文件另存为TIFF文件就可以了。

4. 输出JPEG图像数据（Export JPEG Data）

JPEG图像数据是一种通用的图像文件格式，ERDAS可以将自己的IMG图像文件输出成JPEG图像文件，供其它图像处理系统或办公软件使用，在ERDAS图标面板菜单条:Main->Import/Export输入输出对话框中（如图1.12） （1）选择输出数据操作:Export

（2）选择输出数据类型（Type）为JPEG: JFIF （JPEG ） （3）选择输出数据媒体（Media）为文件:File （4）确定输入文件路径和文件名为19860730tm.img

图1.12 Export JFIF Data对话框

（5）确定输出文件路径和文件名为19860730tm.jpg，单击OK按钮（关闭Import/Export对话框），

打开Export JFIF Data对话框（如图1.13）。在Export JFIF Data对话框中设置下列输出参数： 设置图像对比度调整（Contrast Options）为Apply Standard Deviation Stretch； 设标准差拉伸倍数（Standard Deviations）为2； 设图像转换质量（Quality）为100； 在Export JFIF Data中，定义下列参数： ①选择波段（Select Layers）为4,3,2； ②坐标类型（Coordinate Type）为Map； ③定义子区（Subset Definition）为ULX,ULY,LRX,LRY；

图 1.13 Export Options对话框

④单击OK按钮（关闭Export Options对话框，结束输出参数定义）； ⑤返回Export JFIF Data对话框；

（6）单击OK按钮（关闭Export Options对话框，执行JPG数据输出）。

实习2 ERDAS IMAGINE 9.1系统的数据预处理

内容：

1、 图像分幅的基本概念和功能。 2、 图像几何校正。 3、 卫星图像拼接。 4、 图像投影变换。 课时安排：4课时

练习1 图像分幅裁剪

在实际工作中，经常需要根据研究工作范围对图像进行分幅裁剪，按照ERDAS实现图像分幅裁剪的过程，可以将图像分幅裁剪分为两种类型:规则分幅裁剪，不规则分幅裁剪。练习数据均存放在%sampledata/subimage下。

1、规则分幅裁剪（Rectangle Subset Image）

规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是一个矩形，通讨左下角和右下角两点的坐标，就可以确定图像的裁剪位置，整个裁剪过程比较简单。

（1）ERDAS图标面板菜单条:Main->Data Preparation->Data Preparation菜单（图2.1.） 或 ERDAS图标面板工具条:点击Data Prep图标->打开Data Preparation菜单（图2.1） 选择Subset Image->打开Subset Image对话框（图2.1） 在Subset Image对话框中需要设置下列参数: ①输入文件名称（Input File）:Lanier.img； ②输出文件名称（Output File）:Lanier sub.img； ③坐标类型（Coordinate Type）:File；

④裁剪范围（Subset Definition）输入ULX, ULY, LRX, LRY；⑤输出数据类型（Output Data Type‖）:Unsigned 8 Bit； ⑥输出文件类型（Oouput Layer Type） : Continuous； ⑦输出统计忽略零值:Ignore Zero In Output Stats；

⑧输出像元波段（（Select Layers）:2:5（表示选择2, 3, 4, 5四个波段）

图2.1 Subset Image对话框

（2）单击OK（关闭Subset Image对话框，执行图像裁剪）

说明:在上述图像裁剪过程中，裁剪范围是通过直接输入左上角点坐标（ULX, ULY）和右下角点坐标（LRX; LRY）定义的。此外，还可以通过两种方式定义裁剪范围:其一是应用查询框（Inquire

Box），具体过程是首先在打开被裁剪图像的视窗中放置查询框，然后在SubsetImage对话框中选择From Inquire Box功能:其二是应用感兴趣区域（AOI），具体过程是首先在打开被裁剪图像的视窗中绘画矩形AOI，然后在Subset Image对话框中选择AOI功能，打开AOI对话框，并确定AOI区域来自图像视窗即可。

2、不规则分幅裁剪（Polygon Subset Image）

在实际工作中，我们经常遇到的问题是不规则的边界剪裁问题。不规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是个任意多边形，无法通过左上角和右下角两点的坐标确定图像的裁剪位置，而必须事先生成一个完整的闭合多边形区域，可以是一个AOI多边形，也可以是ArcInfo的一个Polygon Coverage，针对不同的情况采用不同裁剪过程。

1、 AOI多边形裁剪（Polygon AOI Subset Image ） （1）首先在视窗中打开需要裁剪的图像，并应用AOI工具绘制多边形AOI，（如图2.2）：

图2.2 绘制多边形AOI对话

可以将多边形AOI保存在文件中（（*.aoi ），保存名为：

subluotere.aoi也可以暂时不退出视窗，将图像与AOI多边形保留在视窗中，然后：

（2）ERDAS图标面板菜单条：Main->Data Preparation->Data Preparation菜单，选择Subset Image->打开Subset Image对话框（图2.1）

ERDAS图标面板工具条:点击Data Prep图标->打开Data Preparation菜单

（3）选择Subset Image->打开Subset Image对话框（图2.1），在Subset Image对话框中需要设置下列参数：

输入文件名称（Input File）： luotere.img；输出文件名称（Output File）： subluotere.img；

（4）应用AOI确定裁剪范围：点击AOI按钮，打开选择AOI （Choose AOI）对话框（图2.3）

图2.3 Choose AOI对话框

（5）在Choose AOI对话框中确定AOI的来源（AOI Source） : File（或Viewer），如果选择了文件（File），则进一步确定AOI文件，否则，直接进入下一步

图2.5 AOI多边形裁剪后的图像

图2.4 设置Subset Image参数对

（6）输出数据类型（Output Data Type）:Unsigned 8 Bit

（7）输出像元波段（Select Layers）:1:6（表示选择1,2, 3, 4, 5,6六个波段） （8）OK（关闭Subset Image对话框，执行图像裁剪）

在Viewer视窗中打开剪裁后的图像如图2.5所示 2、 ArcInfo多边形裁剪（Polygon Coverage Subset Image）

如果是按照行政区划边界或自然区划边界进行图像的分幅裁剪，往往是首先利用ArcInfo或ERDAS的Vector模块绘制精确的边界多边形（Polygon ），然后以.ArcInfo的Polygon为边界条件进行图像裁剪。对于这种情况，需要调用ERDAS其它模块的功能分两步完成。 （1）将ArcInfo多边形转换成栅格图像文件（有4种方式可以打开） ERDAS图标面板菜单条:Main->Image Interprete:->Utilities->Vector to Raster 打开Vector to Raster对话框（图2.6）

ERDAS图标面板菜单条:Main->Vector->Vector to Raster，打开Vector to Raster对话框（图2.6）

ERDAS图标面板工具条:点击Interpreter图标->Utilities->Vector to Raster

打开Vector to Raster对话框（图2.6）

ERDAS图标面板工具条:点击Vector图标->Vector to Raster （2）打开Vector to Raster对话框（图2.6）

在Vector to Raster对话框中需要设置下列参数:①输入矢量

图2.6 Vector to Raster对话框

文件名称（Input Vector File）:zone88；②确定矢量文件类型（Vector Type） : Polygon；③输出栅格文件名称（Output Image File）:raster.img；④栅格数据类型（Data Type）:Unsigned 8 bit；⑤栅格文件类型（Layer Type） : Continuous；⑥转换范围大小（Size Definition） : ULX, ULY, LRX, LRY；⑦坐标单位（Units） :feet；⑧输出像元大小（Cell Size）:X:30/Y:30；⑨选择正方形像元:Squire Cell （3）OK（关闭Vector to Raster对话框，执行矢栅转换）

注意：1、为保证掩膜制作的精确和准确，在Vector 转为 Raster之前，一定要把zone88添加投影信息使之与待掩膜的图象的投影信息保持一致。如在本例子中，projection type: State Plane,

State plane zone: 4126, Zone type: Old USGS （D0154）, NAD: NAD27。2、同时需要注意，由于germtm .img的单位是feet，所以需要在投影变换的时候把raster的单位也调整为feet。(在viewer

中打开zone88,点击工具栏第三个按钮info工具，在vectorinfo对话框中点edti，打开add projection).

（4）通过掩膜运算（Mask）实现图像不规则裁剪

ERDAS图标面板菜单条:Main->Image Interpreter->Utilities->Mask，打开Mask对话框（图2.7）

图2.7 Mask对话框 图2.8 Mask后的图像

ERDAS图标面板工具条:点击Interpreter图标->Utilities->Mask，打开Mask对话框（图2.7） 在Mask对话框中需要设置下列参数:

①输入图像文件名称（Input File） :germtm .img； ②输入掩膜文件名称（Input Mask File）:raster.img；

③点击Setup Recode设里裁剪区域内新值（New Value）为1，区域外取0值； ④确定掩膜区域做交集运算:Intersection； ⑤输出图像文件名称（Output File）:mask.img； ⑥输出数据类型（Output Data Type）:Unsigned 8 bit （5）OK（关闭Mask对话框，执行掩膜运算） 打开多边形剪切后的图像mask.img如图2.8所示。

练习2 图像几何校正（Geometric Correction）

几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合（Conform）地图投影系统的过程;而将地图坐标系统赋予图像数据的过程，称为地理参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵从于一定的地图坐标系统，所以几何校正过程包含了地理参考过程。数据存放在%sampledata/gc-image下。

1、图像几何校正途径（Geometric Correction Process） 图2.9 Set Geo-Connection Input File对话框 在ERDAS IMAGINE系统中进行图像几何校正，通常有两种途径启动几何校正模块。

（1）数据预处理途径（ Start from Data Preparation）

ERDAS图标面板菜单条:Main->Data Preparation->Image Geometric Correction,打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2.9）

ERDAS图标面板工具条:点击Data Prep图标-> Image Geometric Correction 打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2.9 ） 2、几何校正计算模型（Geometric Correction Model）

如图所示，ERDAS提供的图像几何校正计算模型有10种，具体功能如表4.1所列: 表2.1几何校正计算模型与功能

模型 Affine Camera Landsat Polynomial Rubber Sheeting Spot DPPDB IKONOS NITF RPC QuickBird RPC 功能 图像仿射变换（不做投影变换） 航空影像正射校正 卫星图像正射校正 多项式变换（同时做投影变换） 非线性、非均匀变换 Spot卫星图像正射校正 运用合理的多项式系数描述在图像获取时刻，图像和地球表面的关系 运用合理的多项式系数描述在图像获取时刻，IKONOS图像和地球表面的关系 运用合理的多项式系数描述在图像获取时刻，NITF格式的图像和地球表面的关系 运用合理的多项式系数描述在图像获取时刻，QuickBird 图像和地球表面的关系 注：DPPDB —Digital Point Positioning Data Base 以资源卫星图像校正为例，介绍的是以已经具有地理参考的SPOT图像为基础，进行Landsat TM图像校正过程。

（1）显示图像文件

首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图标两次，打开两个视窗〔Viewer #I/ viewer #2 ），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下: ERDAS图标面板菜单条:Session->Tile Viewers

然后，在Viewer #1中打开需要校正的Landsat TM图像:tmAtlanta.img

在Viewer #2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像:panAtlanta.img: 图2.10 打开两幅图像后的窗口

（2）启动几何校正模块（Geometric Correction Tool）

图2.11 Set Geometric Model对话框

图2.12 Polynomial ModelProperd对话框

Viewer #1菜单条:Raster->Geometric Correction， 打开Set Geometric Model对话框（图2.11） 选择多项式几何校正计算模型:Polynomial – OK，

同时打开Polynomial Model Properties对话框（图2.12）和Geo Correction Tools对话框（图2.13）

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项

式模型参数及投影参数:1） 定义多项式次方（Polynomial

图2.13 Geo Correction Tools对话框

Order）；2） 定义投影参数（Projection）（略）；

（3）Apply->Close，打开GCP Tool Reference Setup对话框（图2.13）

说明:该实例是采用视窗采点模式，作为地理参考的SPOT图像已经含有投影信息，所以，这里不需要定义投影参数。如果不是采用视窗采点模式，或者参考图像没有包含投影信息，则必须在这里定义投影信息，包括投影类型及其对应的投影参数。

（4）启动控制点工具（Start GCP Tools ）

首先在GCP Toots Reference Setup对话框（图2.13）中选择采点模式:

选择视窗采点模式:Existing Viewer，单击OK（关闭GCP Tools Reference Setup对话框），自动打开Viewer Selection Instiuctions指示器（图2.14）

图2.14 Viewer Selection Instiuctions指示器

（5）在显示作为地理参考图像panAtlanta.img的Viewer #2中点击左键，打开Reference Map Information提示框（图2.15）（显示参考图像的投影信息），OK（关闭Reference Map Information提示框）

（6）整个屏幕将自动变化为如图2.16所示的状态:其中包含两个主视窗、两个放大窗口、两个关联方框（分别位于两个视窗中，指示放大窗口与主视窗的关系）、控制点工具对话框、几何校正工具等。表明控制点工具被启动，进入控制点采集状态。

（7）采集地面控制点（Ground Control Point） 说明：控制点工具对话框简介（Introduction to GCP Tool）

在正式开始采集控制点之前，首先对控制点工具

图 2.16Reference Map Information 窗口

图2.15Reference Map

Information提示框

对话框进行说明GCP工具对话框（GCP Tool）由菜单条、工具条、控制点数据表（GCP Cell Array）及状态条（Status Bar）4个部分组成，菜单条中菜单命令及其功能详见软件菜单说明。 关于GCP工具对话框，还需要说明几点:

（a）输入控制点（Input GCP）的是在原始文件视窗中采集的，具有原文件的坐标系统;而参考控制点（Reference GCP）是在参考文件视窗中采集的，具有己知的参考坐标系统，GCP工具将根据对应点的坐标值自动生成转换模型。

（b）在GCP数据表中，残差（Residuals）、中误差（RMS ）、贡献率（Contribution）及匹配程度（Match）等参数，是在编辑GCP的过程中自动计算更新的，用户是不可以任意改变的，但可以通过精确GCP位置来调整。

（c）每个IMG文件都可以有一个GCP数据集与之相关联，GCP数据集保存在一个栅格层数据文件中;如果IMG文件有一个GCP数据集存在的话，只要打开GCP工具，GCP点就会出现在视窗中。 （d）所有的输入GCP都可以直接保存在图像文件中（Save Ii）put），也可以保存在控制点文件中（Save Input As）。如果是保存在文件中，调用的方法如（c）所述，如果是保存在GCP文件中，可以通过加载调用（Load Input）。

（e）参考GCP也可以类似地保存在参考图像中（Save Reference）或GCP文件中（（Save Reference As），便于以后调用。

（8） GCP的具体采集过程（Steps of GCP Selection）

在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和相当繁重的工作，具体过程如下: （a）在GCP工具对话框中点击Select GCP图标，进入GCP选择状态; （b）在GCP数据表中将输入GCP的颜色（Color）设置为比较明显的黄色，- （c）在Viewer #1中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，作为输入GCP:

（d）在GCP工具对话框中点击Create GCP图标，并在Viewer #3中点击左键定点，GCP.数据表将记录一个输入GCP，包括其编号、标识码、X坐标、Y坐标:

（e）在GCP工具对话框中点击Select GCP图标，重新进入GCP选择状态; （f）在GCP数据表中将参考GCP的颜色（Color）设置为比较明显的红色: （g）在Viewer #2中移动关联方框位置，寻找对应的地物特征点，作为参考GCP:

（h）在GCP工具对话框中点击Create GCP图标，并在Viewer #4中点击左键定点，系统将自动把参考点的坐标?X Reference, Y Reference‘显示在GCP表中，

（i）在GCP工具对话框中点击Select GCP图标，重新进入GCP选择状态:并将光标移回到Viewer #1，准备采集另一个输入控制点。

（j）不断重复 （a） - （i），采集若干GCP,直到满足所选定的几何校正模型为止；而后，每采集一个Input GCP, 系统自动产生 一个Ref. GCP, 通过移动Ref.GCP 可以逐步优化校正模型。采集GCP以后，GCP数据表如图2.17而示:（实际数据以所采集的GSP的点位不同而不同。）

（9）采集地面检查点

以上所采集的GCP的类型为Control Point（控制点），用于控制计算，建立转换模型及多项式方程。下面所要采集的GCP的类型均是Check（检查点），用于检验所建立的转换方程的精度和

图2.17GCP Tool 对话框与GCP数据表

实用性。依然在GCP Tool对话框状态下:

（a）在GCP Tool菜单条中确定GCP类型:Edit->Set Point Type->Check （b）在GCP Tool菜单条中确定GCP匹配参数（Matching Parameter）: Edit-> Point Matching->打开GCP Matching对话框（略）

在GCP Matching对话框中，需要定义下列参数:①匹配参数（Matching Parameters）；②最大搜索半径（Max. Search Radius）为3；③搜索窗口大小（Search Window Size）: X:5 Y:5;④约束参数（Threshold Parameters ）:设相关阈值（Correlation Threshold）:0.8；⑤删除不匹配的点（Discard Unmatched Point）:Active

（c）在匹配所有/选择点（Match All / Selected Point）选项组中设从输入到参考（Reference from Input）或从参考到输入（Input from Reference）

（d）Close（关闭GCP Matching对话框）

（e）确定地面检查点:在GCP Tool工具条中选择Create GCP图标，并将Lock图标打开，锁住Create GCP功能，如同选择控制点一样，分别在Viewer #l和Viewer #2中定义5个检查点，定义完毕后点击Unlock图标，解除Create GCP功能。

（f）计算检查点误差:在GCP Tool工具条中点击Compute Error图标，检查点的误差就会显示在GCP Tool的上方，只有所有检查

图2.18 GCP Matching对话框

点的误差均小于一个像元（Pixel），才能继续进行合理的重采样。一般来说，如果你的控制点（GCP）定位选择比较准确的话,检查点匹配会比较好，误差会在限差范围内。否则，若控制点定义不精确，

检查点就无法匹配，误差会超标。

（10）计算转换模型（Compute Transformation）:

在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模式，所以，随着控制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成，下面是转换模型的查阅过程:

（a）在Geo-Correction Tools对话框中点击Display Model Properties图标

（b） 打开Polynomial Model Properties（多项式模型参数）对话框（图2.12） （c）在多项式模型参数对话框中查阅模型参数，并记录转换模型 （d）Close（关闭模型特性对话框，进入图像重采样阶段） （11）图像重采样（Resample the Image）

图像重采样简介（Introduction to image Resample）

重采样过程就是依据未校正图像像元值计算生成一幅校正图像的过程，原图像中所有栅格数据层都将进行重采样。ERDAS IMAGINE提供三种最常用的重采样方法:

（1） Neatest Neighbor:邻近点插值法，将最邻近像元值直接赋予输出像元;

（2） Bilinear Interpolation:双线性插值法，用双线性方程和2X2窗口计算输出像元值;

（3） Cubic Convolution:立方卷积插值法，用立方方程和4X4窗口计算输出像元值; 图像重采样过程（Process of Image Resample）:

（a）首先，在Geo Correction Too、对话框中选择Image Resampl。图标（b）打开Image Resample（图像重采样）对话框

（c）然后，在Image Resample对话框中，定义重采样参数:①输出图像文件名（Output File）:rectify.img;②选择重采样方法（Resample Method）: Nearest Neighbor;③定义输出图像范围（0output Corners）: ULX, ULY, LRX, LRY;④定义输出像元大小（Output Cell Size）: X:30. Y:30;⑤设置输出统计中忽略零值:Ignore Zero in Stats;⑥设置重新计算输出缺省值（Recalculate Output Default）: Skip Factor. 10

单击OK（关闭Image Resample 对话框，启动重采样进程） （12）保存几何校正模式（Save Rectification Mode）

在Geo Correction Tools对话框中点击Exit按钮，退出图像几何校正过程，按照系统提示选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件（*.gm ），以便下次直接使用。 （13）检验校正结果（Verify Rectification Result）

检验校正结果的基本方法是:同时在两个视窗中打开两幅图像，其中一幅是校正以后的图像，

一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接（Geo Link/Unlink）功能及查询光标（Inquirecursor）功能进行目视定性检脸，具体过程如下:

（a）打开两个平铺视窗（open and Tile two Viewer）,视窗菜单条:File->Open->RasterOption->图像文件,ERDAS图标面板:Session->Tile Viewer->平铺视窗

（b）建立视窗地理连接关系（Geo Link two Viewer）,在Viewer #1中:按住右键->快捷菜单->Geo Link /Unlink,在Viewer #2中:点击左键一建立与Viewer #1的连接

（c）通过查询光标进行检验（Check with Inquire Cursor）,在Viewer #1中:按住右键->快捷菜单->Inquire Cursor->打开光标查询对话框,在Viewer #1中:移动查询光标，观测其在两屏幕中的位置及匹配程度，并注意光标查询对话框中数据的变化。如果满意的话，关闭光标查询对话框。

练习3 卫星图像拼接（Satellite Image Mosaic）

图像拼接处理（Mosaic Image）的说明：

图像拼接处理是要将具有地理参考的若干相邻图像合并成一幅图像或一组图像，需要拼接的输入图像必须含有地图投影信息，或者说输入图像必须经过几何校正处理（Rectified）或进行过校正标定（Calibrated）。虽然所有的输入图像可以具有不同的投影类型、不同的像元大小，但必须具有相同的波段数。在进行图像拼接时，需要确定一幅参考图像，参考图像将作为输出拼接图像的基准，决定拼接图像的对比度匹配以及输出图像的地图投影、像元大小和数据类型。

Mosaic Tool视窗由菜单条（Menu Bar）、工具条（Tool Bar）、图形窗口（Graphic View）、和状态条（Status Bar）四部分组成。

本次实习我们通过三幅陆地资源卫星（wasia_mss.img, wasia2_mss.img, wasia3_tm.img）拼接处理，介绍卫星图像的拼接过程。数据存放在%sampledata/mosaic下。

（1） 启动图像拼接工具（Start Mosaic Tools） 图像拼接工具可以通过下列两种途径启动:

ERDAS图标面板菜单条:Main->Data Preparation->Data Preparation菜单（图2.1）

选择Mosaic Images->打开Mosaic Tool视窗（图2.19）

ERDAS图标面板工具条:点击Data Prep图标->打开Data Preparation菜单（图2.1）

选择Mosaic Images->打开Mosaic Tool视窗（图2.19） （2）加载Mosaic图像（Add Images for Mosaic）

图2.19 Add Images for

Mosaic对话框

Mosaic Tool视窗菜单条:Edit->Add Images 打开Add Images for Mosaic对话框（图2.19） Mosaic Tool视窗工具条:点击Add图标

，打开Add Images for Mosaic对话框（图2.19）

在Add Images for Mosaic对话框中，需要设置以下参数: ①拼接图像文件（Image FileName）: wasial mss.img；

②图像拼接区域（Image Area Option）->Compute Active Area （edge）；

③Add（图像wasial_ mss.img被加载到Mosaic视窗中）。（同样的过程加载wasia2_mss.img和wasia3_tm.img ）；

④Close（关闭Add Images for Mosaic对话框）。 （3）图像叠置组合（Images Stacking）

Mosaic Too:视窗工具条:点击Set，Input Mode图标

，进入设置输入图像模式的状态，Mosaic

Tool视窗工具条中会出现与该模式对应的调整图像叠置次序的编辑图标。充分利用系统所提供的编辑工具，根据需要进行上下层调整，这些调整工具包括:

①Send Image to Top:将选择图像置于最上层；②Send Image Up One:将选择图像上移一层；③Send Image to Bottom:将选择图像置于最下层；④end Image Down One:将选择图像下移一层；⑤everse Imge Order:将选择图像次序颠倒。

调整完成后，在Mosaic Tool视窗图形窗口点击一下，退出图像叠置组合状态。 （4）匹配设置（Image Matching）

Mosaic Tool视窗菜单条:Edit->Image Matching ->打开Matching Options对话框（图2.20） Mosaic Tool，视窗工具条:点击Set Input Mode。图标

，进入设置输入图像模式,

点击;Image Matchin:图标,打开Matching Options对话框（图2.20）

Matching Options对话框中做如下设置:①设置匹配方法（Matching Method）: Overlap Areas（重叠

图2.20 Matching Options对话框

图2.21 Set Overlap Function对话框

区域匹配）；②OK（保存设置，关闭Matching Options对话框） （5）Mosaic Tool视窗菜单条:Edit->Set Overlap Function 打开Set Overlap Function对话框（图2.21）

Mosaic Tool视窗工具条:点击Set Intersection Mod。图标点击Overlap Function图标

，进入设置图像关系模式

打开Set Overlap Function对话框（图2.21）

在Set Overlap Function对话框中，设置以下参数:①设置相交关系（Intersection Method）- No Cutline Exists（没有裁切线）；②设置重叠区像元灰度计算（Select Function） : Average（均值）；③Apply（保存设置）->Close（关闭Matching Options对话框） （6）运行Mosaic工具（Run the Mosaic）

Mosaic Tool视窗菜单条:Process -> Run Mosaic->打开Run Mosaic对话框（图2.22）

在Run Mosaic对话框中，设置下列参数:①确定输出文件名（Output File Name）- wasia_mosaic.img；②确定输出图像区域（Witch Outputs） : All；③忽略输入图像值（Ignore Input Value）: 0；④输出图像背景值（Output Background Value）:0；⑤忽略输出统计值（（Stars Ignore Value）: 0；⑥OK（关闭Run Mosaic对话框，运行图像拼接）

（7）退出Mosaic工具（Exit the Mosaic）:

图2.22 Run Mosaic对话框

Mosaic Tool视窗菜单条:File->Close，系统将会提示是否保存Mosaic设置 （8）No（关闭Mosaic Tool视窗，退出Mosaic工具）。

练习4 图像投影变换（Reproject Images）

图像投影变换的目的在于将图像文件从一种地图投影类型转换到另一种投影类型，这种转换可以对单幅图像进行，也可以通过批处理向导（Batch Wizard）对多幅图像进行.与图像几校正过程中的投影变换相比，这种直接的投影变换可以避免多项式近似值的拟合，对于大范围的地理参考是非常有意义的。数据文件存放在%sampledate/project下 （1）启动投影变换（Start Reproject）

图像投影变换功能既可以数据预处理模块中启动，也可以在图像解译模块中启动。 （a）在数据预处理模块（Data Preparation）中可以通过两种途径启动:

ERDAS图标面板菜单条:Main->Data Preparation->Reproject Images，Reproject Images对话框（图2.23）

ERDAS图标面板工具条:点击Daterep图标->Reproject Images-RePject Images对话框（图2.23）

（b）在图像解译模块（Image Interpreter）中也可以通过两种途径启动:ERDAS图标面板菜单条:Main->Image Interpreter->Utilities->Reproject Images->Reproject Images对话框（图2.23） ERDAS

图标面板工具条:点击

DataPrep

图标

->Utilities->Reproject Images->Reproject Images对话框（图2.23）

（2）投影变换操作（Reproject Operation）

在Reproject Images对话框中必须设置下列参数，方可进行投影变换: ① 确定输入图像文件（Input File）: seattle.img; ② 定义输出图像文件（Output File）: reproject.img; ③ 定义投影类型（Categories）: UTM Clark 1866 North;

④ 定义投影参数（Projection）: UTM Zone 50 （Range 114E-120E）; ⑤ 定义输出图像单位（Units）: Meters/ Feet /Degrees; ⑥ 确定输出统计缺省零值:Ignore Zero in Stats;

⑦ 定义输出像元大小（Output Cell Sizes）: X: 0.5 Y: 0.5; ⑧ 选择重采样方法（Resample Method）: Nearest Neighbor;

⑨ 定义转换方法:Rigorous Transformation（严格按照投影数学模型进行变换）;Polynomial

Approximation（应用多项近似拟合实现变换）

如果选择Polynomial Approximation转换方法，还需设置下列参数:

多项式最大次方（Maximum Poly Order）: 3；定义像元误差（Tolerance Pixels）: 1；

如果在设置的最大次方内没有达到像元误差要求，则按照下列设置执行：If Tolerance Exceeded: Continue Approximate（依然应用多项式模型转换）；Rigorous Transformation（严格按照投影模型转换）

（3）OK（关闭Reproject Images对话框，执行投影变换）

图2.23Reproject Images

对话框（设置参数之后）

实习3 图像解译

实习内容:

1、去霾处理

2、光谱增强 3、图像空间增强

课时安排：4课时

图像解译功能简介（Introduction of Image Interpreter）

ERADS IMAGINE的图像解译器（Image Interpreter）包含了50多个用于遥感图像处理的功能模块，这些功能模块在执行过程中都需要您通过各种按键或对话框定义参数，多数解译功能都借助模型生成器（Model Maker）建立了图形模型算法，很容易调用或编辑。

图像解译器又称Image Interpreter或Interpreter，可以通过两种途径启动:

ERDAS图标面板菜单条:Main->Image Irnerpreter->Image Interpreter菜单（图3.1） ERDAS图标面板工具条:点击Interpreter图标->Image Interpreter菜单（图3.1）

从图3.1可以看出，ERDAS图像解译模块包含了8个方面的功能，依次是遥感图像的空间增强（Spatial Enhancement）、辐射增强（Radiometric Enhancemen）、光谱增强（SpectralEnhancement）、高光谱工具（Hyper Spectral

Tools）、傅立叶变换（Fourier Analysis）、地形分析（Topographic Analysis）、地理信息系统分析（GIS Analysis）、以及其它实用功能（Utilities），每一项功能菜单中又包含若干具体的遥感图像处理功能。

1空间增强（Spatial Enhancement）

空问增强技术是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像之目的。

2辐射增强（Radiometric Enhancement）

图3.1图像解译器

Image Interpreter面板

辐射增强处理是对单个像元的灰度恒进行变换运到图像增强的目的。

3光谱增强（Spectral Enhancement）

光谱增强处理是基于多波段数据对每个像元的灰度值进行变换，达到图像增强的目的。

4高光谱工具（ Hyper spectral Tools）

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