ENVI遥感分析进阶：专题分析的高级技巧与应用


# 摘要
ENVI作为一种广泛使用的遥感数据处理和分析软件，为用户提供了丰富的图像处理工具和分析算法。本文综述了ENVI在遥感图像预处理、专题分析和高级算法应用方面的基础技术和进阶技能。文章首先介绍了ENVI遥感分析的基本概念和图像预处理的关键技术，包括图像校正、配准、增强、滤波、裁剪与镶嵌。随后深入探讨了在专题分析中运用的高级分类算法、变化检测以及景观指数分析。最后，文章通过实践案例阐述了植被覆盖度、城市热岛效应和水体污染监测的实际应用，并讨论了自动化处理流程设计以及遥感分析在跨学科应用中的拓展。整体而言，本文旨在为遥感分析的专业人员提供一个系统的ENVI应用指南，帮助他们提升工作效率和分析能力。

# 关键字
ENVI遥感；图像预处理；专题分析；高级算法；自动化处理；跨学科应用

参考资源链接：[使用ENVI进行高光谱分析：地物识别与MNF变换实践](https://wenku.csdn.net/doc/2n3qvv0jex?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. ENVI遥感分析基础概述

ENVI作为一款专业遥感图像处理软件，为用户提供了从初级到高级一系列的数据处理与分析功能。在介绍ENVI的高级算法应用和专题分析之前，我们首先要了解ENVI遥感分析的基础知识。本章将对ENVI软件进行概述，包括其用户界面的基本布局、主要功能模块以及数据导入导出的步骤，为接下来的深入学习打下坚实的基础。

## 1.1 ENVI软件简介
ENVI，全称为Environment for Visualizing Images，是由Exelis VIS公司开发的一款功能强大的遥感图像处理软件。该软件广泛应用于农业、林业、城市规划、环境监测等多个领域。ENVI不仅支持多种遥感数据格式，还具备图像预处理、分类、变化检测、专题分析等核心处理功能。

## 1.2 用户界面与基本操作
用户打开ENVI软件后，首先映入眼帘的是其简洁直观的用户界面。界面上通常包含菜单栏、工具栏、工作区和视图窗口等部分。在ENVI中，用户可以进行图像的导入、导出、查看和编辑。例如，导入图像时，可以通过File菜单中的Open选项找到需要处理的遥感数据文件。

## 1.3 数据格式与兼容性
ENVI支持多种常见的遥感数据格式，如TIFF、GeoTIFF、HDF和ENVI标准的DAT文件等。此外，它还能读取多种卫星和航空器上获取的传感器数据。为了确保软件的兼容性，ENVI还在不断的更新中加入了对最新传感器数据的支持。对于不支持的格式，ENVI可以导入后进行格式转换，以保证后续分析的顺利进行。

通过上述内容，我们对ENVI遥感分析软件有了初步的了解，为接下来深入探讨具体的图像预处理和分析方法奠定基础。接下来的章节将详细讨论如何在ENVI中进行遥感图像的预处理和专题分析。

# 2. ENVI遥感图像预处理技巧

在遥感领域中，图像预处理是至关重要的一步，它直接关系到最终分析结果的准确性和可靠性。ENVI软件提供了强大的预处理功能，使遥感图像分析更为精确和高效。以下，我们将深入探讨ENVI中图像校正与配准、图像增强和滤波以及图像裁剪与镶嵌等关键技术的应用。

### 2.1 图像校正与配准

在遥感图像分析中，图像校正与配准是基础步骤，确保图像数据在空间上与现实世界相对应。这一过程可以分为几何校正和辐射校正两个方面。

#### 2.1.1 几何校正的原理和方法

几何校正是将遥感图像中的像素点与实际地表位置精确对应的过程。几何失真的主要来源包括传感器的运动误差、地球曲率、大气折射等因素。

**几何校正的方法**包括系统几何校正和非系统几何校正。系统几何校正通常使用传感器参数和平台信息进行校正，而非系统几何校正，如多项式校正和有理函数模型（RFM），则依赖于地面控制点（GCP）。

**ENVI中的几何校正步骤**通常包括：

1. 导入图像数据和地面控制点信息。
2. 选择合适的校正模型，输入相关的参数设置。
3. 进行校正计算，并评估校正结果。

几何校正的一个典型代码块示例如下：

pro GeoCorrection
  ; 加载遥感图像
  eImage = ENVI_FILE_TO_ENVI_IDL(Array(1), 'test_data.img')
  ; 创建多项式校正对象
  objPolynomial = ENVIStandardTask(' Polynomial ')
  objPolynomial.Nterms = [2,2]
  ; 设置地面控制点
  Control_Points = ENVI_StructFromKeywords(...
    ['X','Y','ROW','COLUMN'],...
    [660.0,120.0,135,200],[740.0,118.0,152,200],...
    [780.0,60.0,162,112],[690.0,68.0,143,115],...
    [640.0,130.0,124,210],[720.0,128.0,149,206],...
    [760.0,70.0,157,114],[670.0,66.0,139,110])
  objPolynomial.Control_Points = Control_Points
  ; 执行几何校正
  objPolynomial.Execute
end

以上代码展示了使用ENVI IDL进行多项式几何校正的基本流程，首先加载图像数据，然后设置校正参数和控制点，最后执行校正。

#### 2.1.2 辐射校正的重要性

辐射校正是调整遥感图像的光谱亮度值，使其反映实际地表反射率的过程。由于大气吸收、散射和传感器本身的特性等因素，图像中的辐射值往往需要经过校正。

在ENVI中，辐射校正可以通过内置的大气校正模块完成，如FLAASH模块，该模块可以使用MODTRAN4大气传输模型进行精确校正。

辐射校正的关键在于：

1. **选择正确的模型**，例如FLAASH，它考虑了大气、太阳和地表等影响因素。
2. **输入准确的参数**，包括大气类型、气溶胶模型、大气水汽含量等。
3. **评估校正效果**，通常通过对比校正前后图像的直方图和光谱曲线。

### 2.2 图像增强和滤波

遥感图像处理的另一个重要方面是图像增强和滤波，这有助于改善图像的视觉效果，提高图像质量，以便更好地进行后续分析。

#### 2.2.1 空间域增强技术

空间域增强技术主要是在图像的像素值上直接进行操作，不涉及变换到其他域。在ENVI中，这包括对图像进行对比度拉伸、直方图均衡化等操作。

对比度拉伸的目的是扩大图像的灰度范围，使得图像的亮度分布更加均匀。直方图均衡化则是通过调整图像直方图，使得图像对比度最大化。

使用ENVI IDL的示例代码如下：

pro ContrastStretching
  ; 加载图像数据
  eImage = ENVI_FILE_TO_ENVI_IDL(Array(1), 'test_data.img')
  ; 对比度拉伸
  ENVI_DOIT, eImage, 'Contrast', /stretch
  ENVI_DOIT, eImage, 'Contrast', /stretch
end

该代码通过ENVI_DOIT函数对图像进行对比度拉伸处理。

#### 2.2.2 频率域滤波处理

频率域滤波处理通常涉及图像的傅里叶变换，其目的是减少噪声和图像细节处理。ENVI提供了多种滤波器，例如高通滤波器用于突出细节，低通滤波器用于去除噪声。

滤波器的选择和参数设置是根据具体的应用场景来决定的，例如：

pro FrequencyDomainFiltering
  ; 加载图像数据
  eImage = ENVI_FILE_TO_ENVI_IDL(Array(1), 'test_data.img')
  ; 应用高通滤波器
  ENVI_DOIT, eImage, 'HighPass', radius=10
end

以上代码展示了如何使用ENVI IDL应用高通滤波器处理遥感图像。

### 2.3 图像裁剪与镶嵌

在进行特定区域的遥感分析时，通常需要对图像进行裁剪，而对于多源数据的整合，则需要进行镶嵌处理。