ENVI遥感影像变化检测.doc

实习序号及题目实习9.变化检测实习人姓名专业班级及编号11地信17任课教师姓名刘勇老师实习指导教师姓名实习地点榆中校区实验楼A109实习日期时间2013年12月26日实习目的
深入理解变化检测的基本原理，掌握影像直接比较法和分类后比较法变化检测的基本方法和步骤

实习内容
ENVI变化检测功能及其软件操作步骤
森林开采监测
ComputeDifferenceMap
ImageDifference
林地病虫害遥感动态监测
SPEARChangeDetection
耕地变化监测
ChangeDetectionStatistics
ThematicChange

基本原理
1、时序变化分析就是动态监测，利用前后两期影像数据迅速、准确地检测出地表生物物理特征及人工地物的变化。时序变化分析具有实践意义，可以对全球变化及其人类活动的影响分析，植被与生态系统变化，农作物、草地、森林动态监测，城市化、荒漠化监测。
2、遥感影像中地物变化的影响因素主要有误差因素、自然因素与人类活动，误差因素主要来自于遥感传感器的类型差异、影像获取日期和时间差异、影像像元值的量化等级、量纲单位差异、影像空间分辨率差异、影像几何配准精度差异、影响辐射误差校正精度；自然因素主要有天气变化、季节变化、多年变化，人类活动主要有区域开发、荒漠化、城镇化。
3、定性变化分析是通过二期或者多期影像的叠加显示，使影像中发生变化的部分突出显示出来的方法。主要有叠置显示、假彩色合成法、波段替换法（写功能内存插入法）：
（1）叠置显示：使用特定的工具，如卷帘、闪烁等，检测前后两景影像中发生不连续变化的部分。这种方法的优点是不限所操作影像相似空间分辨率、辐射分辨率、波段选择上的差异，可检测细微的影像变化，缺点是检测结果无法保留，且检测仅针对卷帘边界附近，无法扩展到整个区域。
（2）假彩色合成法：根据假彩色合成原理，将前后两期影像数据中的相同波段的温暖别赋予红、绿、蓝中的两个、三个波段，生成假彩色合成影像。地表未发生的区域在合成后的影像上呈现灰色，而发生变化的区域显示为彩色。优点是完整显示发生变化的空间范围，并加以保存，缺点是非定量，没有“从—到”变化类别信息。
（3）波段替换法：在RGB假彩色合成方法中，如果G和B分量使用前一个时相的两个波段，后一个时相的一个波段组成R分量，那么在合成的RGB假彩色影像上就能够很容易发现红色部分就是变化了的区域。
4、定量变化分析：
（1）影像直接比较法：或称代数变化检测法，是指将两个时相的遥感影像相减或相除以后进行定量变化分析的方法
(2)光谱特征变异法：进行两个不同时相的影像融合，如果同一地物在两期影像上的信息表现不一致，那么融合后就会表现出光谱特征上的变异
(3)变化矢量分析方法
5、分类后变化监测是将经过配准的两个时相的遥感影像分别进行分类，然后比较分类结果，从而得到变化检测信息，包括变化结果分布图和状态转移矩阵。
一般来说，影像变化检测精度的因素主要有误分类、空间分辨率/最小制图单位上的差异，定位误差、数据处理过程中出现的误差。
6、变化检测的三个大的步骤为数据与处理，变化信息检测、变化信息提取。
图像直接比较法是最为常见的方法，它是对经过配准的两个时相遥感影像中像元值直接进行运算和变换处理，找出变化的区域。目前常用的光谱数据直接比较法包括图像差值法、图像比值法、植被指数比较法、主成分分析法、光谱特征变异法、假彩色合成法、波段替换法、变化矢量分析法、波段交叉相关分析以及混合检测法等。
图像插值法就是将两个时相的遥感图像相减。其原理是：图像中未发生变化的地类在两个时相的遥感图像上一般具有相等或相近的灰度值，而当地类发生变化时，对应位置的灰度值将有较大差别。因此在差值图像上发生地类变化区域的灰度值会与背景值有较大差别，从而使变化信息从背景影像中显现出来。
光谱特征变异法就是同一地物反映在一时相影像上的信息与其反映在另外时相影像上的光谱信息是一一对应的。当将不同时相的影像进行融合时，如同一地物在两者上的信息表现不一致时，那么融合后的影像中此地物的光谱就表现得与正常地物的光谱有所差别，此时称地物发生了光谱特征变异，我们就可以根据发生变异的光谱特征确定变化信息。

数据准备
ENVI4.8/5.0软件及其配套数据和邓书斌《ENVI遥感图像处理方法》配套数据
1-森林开采监测文件夹
july_00_quac.img2000年的TM5图像
july_06_quac.img2006年的TM5图像
2-林冠变化监测文件夹
aug_25_2007.img2007年的快鸟图像
oct_07_2002.img2002年的快鸟图像
3-农业用地变化监测
ag_08_quac.img2008年Landsattm图像
ag_09_quac.img2009年Landsa