【2012用户大会-遥感讲座分享】ENVI/IDL遥感技术在自然环境中的应用

随着传感器技术的蓬勃发展，遥感技术在自然资源环境领域的应用日趋丰富和成熟，本文将介绍ENVI/IDL遥感技术在自然环境中的应用。在此将应用案例分为两大类，一大类是通用的应用，即地图的生产和变化监测，一大类是环保海洋气象领域各自独有的应用，最后为了满足大家对业务系统开发的需求，介绍了用ENVI/IDL进行业务化开发的几种方式。下面我们一起来看看ENVI/IDL遥感技术在自然资源领域里面的应用案例和方案吧。

一、     地理底图的生产

    地图生产最常见的就是基于高分辨率影像制作DOM，现在高分辨率卫星传感器的性能有了很大的改进，可以先进行融合处理，后进行正射校正处理。在图像镶嵌方面，数据量经常比较大，运算效率是需要考虑的一个重要方面。颜色不一致也是一个让人头疼的问题。为了让影像更加美观，一般需要对最后结果做一个增强处理。ENVI的地图生产流程如下图所示： 

下面是图像增强的几个效果图：

辽河口TM卫星影像

深圳盐田港QB卫星影像

二、     遥感动态变化监测

遥感影像是我们监测地球变化最直接和权威的数据源，从遥感影像中可以获取的变化信息有海岸线、森林健康、城市扩张、农业生产、自然灾害、人为灾害、土地覆盖、冰雪范围、水面变化等等，通常情况下，量测变化信息的方法有简单的图像差异法、特征指数的差值法光谱变化法、图像变换法、分类后比较法等。下面来介绍利用ENVI/IDL进行变化检测的典型解决方案。

1.       海岸线侵蚀监测

海岸线的侵蚀作用非常缓慢，遥感手段是监测其变化的强有力的手段之一。

ü  研究区域：最北端的阿拉斯加

ü  数据Landsat MSS 1978 & Landsat ETM+ 2008

1978年的影像：

1978年数据分类最终结果——共分为三类，海洋、岩石、海冰：

以同样的方法对2008年的数据进行分类的结果——共分为三类，海洋、岩石、海冰：

利用1978年的分类结果和2008年的分类结果进行分类后的变化监测结果：

          从变化监测结果可以看出，沿海地带发生了缓慢的侵蚀作用，这种侵蚀作用的过程非常缓慢，遥感技术在这种缓慢的地表变化监测中有独特的优势，下面是另一个缓慢地表变化监测的应用案例， 冰川消融变化监测。

2.       冰川消融监测

我们知道，全球的温室效应在逐年增加，温室效应会导致冰川融化，冰川消融的危害不言而喻，所以科学家需要对冰川的现状和消融趋势进行密切监控。

ü  研究区域：南级联冰川  48°21′19″N     121°3′27″W

ü  数据：2002年、2004年、2007年、11年GeoEye

                                                             2002                                                                                                                                                    2004

                                                                 2007                                                                                                                                                   2011

监测结果：

绿色，蓝色，黄色，和红色依次是02年到11年的研究区域的冰川范围。从监测结果可以看出在全球气温升高的大环境下，冰川正在以惊人的速度消融。

当然，出了底图生产和变化监测外，我们还有一些其他的通用的应用需求，大家可以关注我们的其他行业专题。下面分别就环保、海洋和气象来分别介绍各自典型的应用。

三、     自然环境监测——秸秆焚烧遥感动态监测

秸秆焚烧严重影响大气环境质量，秸秆焚烧的监测已经引起了各级人民政府的高度关注。遥感手段以其时效性、覆盖面广、分辨率高等优势使得快速大面积监测焚烧情况成为可能。

利用MODIS的陆地产品提取秸秆焚烧火点的处理流程如下：

提取结果:

其余的环境应用案例请参考PPT。

四、     海洋环境监测

海洋栖息地环境较陆地环境复杂，而且数据不容易获取，结合多光谱，Lidar与声纳数据对海洋环境进行综合评价是一种较为成功的解决途径。美国NOAA就做了这样一个应用。这个案例，是NOAA与巴克岛礁国家古迹的管理者合作，对国家古迹的海底生物栖息地进行制图；这个国家古迹坐落于美属维京群岛的圣克罗伊岛的北边；研究区域包括陆地生物和珊瑚礁栖息地（点击屏幕，如图所示），这里的生物物种丰富，包括一些受美国濒危物种法保护的生物；除了提供生物栖息地，国家古迹的海洋资源还为当地居民提供非常有价值的生态系统服务，包括渔业补给、娱乐休闲和旅游业。

三种数据源数据融合结果：

面向对象信息提取结果：

硬地环境分布                                                                                                                                生物覆盖量分布 

活珊蝴分布                                                                                                                                         地质条件分布 

五、     气象环境探测

气象卫星可获取全球性的气象资料。星上装有多通道高分辨率辐射计、红外分光计和微波辐射计等气象遥感器， 能测得全球范围的云量、风力、风向、气压、气温和湿度等参数，以提供全球性气象情报。数据可视化工具——IDL，一直是气象学家用于分析和各种卫星气象数据的有力工具。

恶劣天气分析                                                                                                                                三维云分析

风场的可视化表达 

更精彩的内容，请关注PPT。

六、     业务化遥感应用平台

当技术与业务相遇，我们可能需要考虑如何将这两者结合，由于我们ENVI是完全架构于IDL之上，并提供了丰富的开发口，可以方便用户进行功能定制，开发属于自己的遥感处理软件。也有时候我们的遥感处理系统需要与GIS系统进行整合，无论是B/S架构的整合还是CS架构的整合，ENVI/IDL都提供了一整套开发解决方案。

ENVI提供了一个健全的函数库，几乎涵盖ENVI大部分图像处理功能：

我们提供了一整套遥感与GIS的一体化的解决方案，更加便于我们搭建业务化遥感与GIS平台：

辽东海洋水质监测——南京大学、河海大学 

森林砍伐在线影像分析 

七、     结语

本文抛砖引玉的介绍了ENVI/IDL技术在自然资源环境领域的应用方案。有各个行业通用的方案，也有各自领域典型的方案。更详细更精彩的内容请参考PPT附件。

讲座PPT下载地址：http://d.1tpan.com/tp0557635599

讲座录像下载地址：http://d.1tpan.com/tp0128381504

来源：Esri成都