ENVI遥感影像处理
专题与实践
序 言
ENVI（The Environment for Visualizing Images）遥感影像处理软件是美国RSI公司（http://www.rsinc.com）的旗帜产品，它是由著名的遥感科学家基于交互式数据语言IDL开发的一套功能强大的遥感影像处理系统，它可以轻松读取、显示、分析各种类型遥感数据，并提供了从影像预处理、信息提取到与地理信息系统整合过程中需要的各种工具。ENVI卓越的波谱分析工具能够快速准确地从遥感影像中提取出用户所需要的各种目标信息，凭借其自动高效的信息提取和目标识别能力，ENVI已连续多年获得美国测绘制图局NIMA遥感软件测评第一。
ENVI软件进入中国市场十年来，凭借着其强大的遥感影像处理功能、丰富的遥感数据格式支持、简单易用的使用风格、中文化的菜单支持、全面的操作系统支持及IDL底层开发平台强大的可扩展能力被广大的遥感用户逐步熟悉和使用，并被广泛地应用于国土、地质、环境、林业、农业、军事、自然资源勘探和海洋资源管理等多个领域。
北京星图环宇科技有限公司作为美国RSI公司在中国地区的独家代理商和增值服务商，不仅负责向广大用户提供RSI所有产品的销售和技术支持，并且在RSI的全力支持下，为用户提供包括遥感数据生产流程设计、遥感影像增值服务、遥感平台定制开发、产品化设计和开发等全方位的技术服务，为用户的空间信息应用提供专业快速的解决方案。
面对越来越多的广大用户对ENVI中文手册的需求，我们与RSI中国授权培训中心首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室合作推出ENVI/IDL系列中文教程，包括此次问世的最新版《ENVI遥感影像处理实用手册》、《ENVI遥感影像处理专题与实践》和即将推出的《ENVI/IDL二次开发指南》。
本书主要以专题介绍的形式对遥感影像处理过程中的主要操作步骤在ENVI中的实现方法进行描述，并通过配套的数据光盘（三张），以多种遥感数据源为例，详细地介绍了所用遥感数据源的特点、每专题要实现的主要目标、算法的背景和参考文献、参数的分析选择等内容。本书共分34个专题，涵盖了ENVI入门和基本操作介绍、全色影像和矢量叠合、多光谱影像分类、决策树分类、几何校正和配准、各种影像的正射校正、影像镶嵌、光学数据与雷达数据的融合、矢量叠合和GIS分析、地图制图、高光谱数据分析及其在地质学、考古学、植被分析和海洋学中的应用、MASTER影像数据处理、各种SAR数据分析、地形工具、三维浏览以及使用IDL扩展ENVI功能等方面的内容。本书所附带的多种遥感数据及书中对操作步骤的详细介绍，可以指导ENVI初学者快速掌握ENVI，并可以使ENVI高级用户了解ENVI最新版本在高光谱数据分析、目标探测识别及IDL二次开发等方面的应用实例。同时本书也可以作为从事遥感科研和工程的专业人员的参考书目。
本书由北京星图环宇科技有限公司与首都师范大学资源环境与旅游学院合作完成，全书由北京星图环宇科技有限公司陈妍、和海霞、骆知萌、李静完成校对和通稿编辑工作。
由于时间仓卒和水平有限，书中内容可能会有不妥之处，错误之处更是难免，还望各方读者多加批评、指正。
2005年6月
目 录
ENVI前言 .................................................................................................................................................... - 1 -
1.1. 1.2. 1.3.
ENVI简介 ................................................................................................................................ - 1 - 关于本手册 .............................................................................................................................. - 1 - 专题辅导数据文件 .................................................................................................................. - 1 -
ENVI快速入门 ............................................................................................................................................ - 3 -
1.1. 1.2.
专题概述 .................................................................................................................................. - 3 - ENVI入门 ................................................................................................................................ - 3 -
专题一 ENVI简介 .................................................................................................................................. - 12 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题概述 ................................................................................................................................ - 12 - ENVI的使用 .......................................................................................................................... - 12 - ENVI基本功能 ...................................................................................................................... - 16 -
专题二 全色影像和矢量叠合显示 ......................................................................................................... - 30 -
1.1. 1.2.
专题概述 ................................................................................................................................ - 30 - 全色影像和矢量叠合 ............................................................................................................ - 30 -
专题三 多光谱遥感影像分类 ................................................................................................................. - 40 -
1.1. 1.2.
专题概述 ................................................................................................................................ - 40 - 查看LANDSAT TM彩色影像................................................................................................. - 41 -
专题四 决策树分类 ................................................................................................................................. - 57 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题概述 ................................................................................................................................ - 57 - 决策树简介 ............................................................................................................................ - 57 - 使用ENVI的决策树工具 ..................................................................................................... - 58 -
专题五 影像地理坐标定位和配准 ......................................................................................................... - 64 -
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.
专题概述 ................................................................................................................................ - 64 - ENVI中带地理坐标的影像 .................................................................................................. - 65 - 带地理坐标的数据和影像地图 ............................................................................................ - 65 - 影像到影像的配准 ................................................................................................................ - 71 - 影像到地图的配准 ................................................................................................................ - 75 - 对不同分辨率的带地理坐标的数据集进行HSV融合 ....................................................... - 79 -
专题六 基于影像自带几何信息的地理坐标定位 ................................................................................. - 82 -
1.1. 1.2.
专题概述 ................................................................................................................................ - 82 - 根据影像自带的几何信息进行地理坐标定位 ..................................................................... - 82 -
I
1.3. 未校正的HYMAP高光谱数据 .............................................................................................. - 83 -
专题七 使用ENVI进行正射校正 ......................................................................................................... - 90 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题概述 ................................................................................................................................ - 90 - ENVI中的正射校正 .............................................................................................................. - 90 - 成功进行正射校正的技巧 .................................................................................................... - 99 -
专题八 对IKONOS和QUICKBIRD影像的正射校正 ................................................................... - 102 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题概述 .............................................................................................................................. - 102 - 正射校正介绍 ...................................................................................................................... - 102 - 对IKONOS影像进行正射校正 ......................................................................................... - 103 -
专题九 使用ENVI进行影像镶嵌 ....................................................................................................... - 106 -
1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5.
专题概述 .............................................................................................................................. - 106 - ENVI影像镶嵌 .................................................................................................................... - 107 - 基于像素的影像镶嵌例子 .................................................................................................. - 109 - 基于地理坐标的影像镶嵌例子 .......................................................................................... - 112 - 镶嵌时的色彩均衡 .............................................................................................................. - 114 -
专题十 使用ENVI进行TM和SPOT数据融合 .............................................................................. - 117 -
1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
专题概述 .............................................................................................................................. - 117 - 数据融合 .............................................................................................................................. - 117 - 英国LONDON数据融合的例子 ........................................................................................... - 118 - 法国BREST数据融合实例 .................................................................................................. - 120 -
专题十一 使用ENVI进行TM和SAR数据融合 ............................................................................ - 123 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题概述 .............................................................................................................................. - 123 - 数据融合 .............................................................................................................................. - 123 - 意大利ROME数据融合的例子 ........................................................................................... - 123 -
专题十二 矢量叠合和GIS分析 .......................................................................................................... - 127 -
1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
专题概述 .............................................................................................................................. - 127 - 矢量叠合和GIS概念 .......................................................................................................... - 129 - 第一部分：矢量数据处理 .................................................................................................. - 133 - 第二部分：栅格数据和矢量数据处理............................................................................... - 138 -
专题十三 地图制图 ............................................................................................................................... - 147 -
1.1. 1.2.
专题概述 .............................................................................................................................. - 147 - 在ENVI中进行地图制图 ................................................................................................... - 147 -
专题十四 高光谱数据及其分析介绍 ................................................................................................... - 163 -
1.1.
专题概述 .............................................................................................................................. - 163 -
II
1.2. 1.3. 1.4. 1.5.
基本ENVI波谱操作介绍 ................................................................................................... - 165 - 比较辐亮度和ATREM表观反射率 ................................................................................... - 173 - 比较大气纠正后的波谱曲线 .............................................................................................. - 176 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 180 -
专题十五 基础高光谱分析 ................................................................................................................... - 182 -
1.1. 1.2. 1.3.
专题十六 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.
专题十七 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9.
专题十八 1.1. 1.2.
专题十九 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.
专题二十 专题概述 .............................................................................................................................. - 182 - 波谱库/反射率波谱曲线 ..................................................................................................... - 182 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 194 -
高光谱数据选用的制图方法 ............................................................................................... - 195 -
专题概述 .............................................................................................................................. - 195 - 移除校正残差 ...................................................................................................................... - 196 - 波谱角填图分类 .................................................................................................................. - 198 - 波谱特征拟合与分析 .......................................................................................................... - 205 - 改进式波谱特征拟合（多波段SFF） ............................................................................... - 211 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 219 -
高级高光谱分析 ................................................................................................................... - 222 -
专题概述 .............................................................................................................................. - 222 - 打开1995 EFFORT纠正后的影像数据 ............................................................................. - 223 - MNF变换数据，端元以及波谱分离 ................................................................................. - 223 - 像元纯净指数（PPI） ......................................................................................................... - 226 - N维散度分析 ...................................................................................................................... - 228 - 波谱填图 .............................................................................................................................. - 234 - 分离结果 .............................................................................................................................. - 238 - 混合调制匹配滤波 .............................................................................................................. - 239 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 243 -
SAM与BANDMAX结合进行目标探测 .......................................................................... - 245 -
专题概述 .............................................................................................................................. - 245 - 识别机场的飞机 .................................................................................................................. - 247 -
高光谱信号和波谱分辨率 ................................................................................................... - 254 -
专题概述 .............................................................................................................................. - 254 - 典型例证：美国内华达州CUPRITE地区 ........................................................................... - 257 - 所得结论 .............................................................................................................................. - 266 - 参考文献 .............................................................................................................................. - 267 -
高光谱遥感在地质学研究中的应用 ................................................................................... - 269 -
III