【ERDAS 9.2新手快速入门】:5分钟打造遥感数据处理基石

摘要
本论文提供了一个全面的ERDAS 9.2遥感数据处理软件的指南,涵盖了从基本用户界面和环境配置到复杂图像处理与分析的各个方面。文章首先介绍了ERDAS 9.2的基本界面、布局和环境设置选项,接着详细阐述了遥感数据的导入、管理和图层操作。此外,还着重讲解了基本的图像处理技术以及先进的遥感分析方法。文章的后半部分致力于展示自动化工作流和脚本编程的强大功能,以及在实战案例中的应用,最终提供了一系列提高工作效率的技巧和解决方案。整体而言,本文旨在帮助读者充分掌握ERDAS 9.2的功能,以实现高效和专业的遥感数据处理。
关键字
ERDAS 9.2;遥感数据;用户界面;图像处理;自动化工作流;脚本编程
参考资源链接:ERDAS IMAGINE 9.2遥感图像处理初学者教程
1. ERDAS 9.2概览与遥感数据处理基础
遥感技术的应用在全球范围内越来越广泛,而ERDAS 9.2作为遥感数据处理的重要工具之一,为地理信息系统的专业人员提供了一个强大的平台。本章我们将概述ERDAS 9.2的基本功能以及它在遥感数据处理中的基础应用。
1.1 ERDAS 9.2简介
ERDAS 9.2是Leica Geosystems公司推出的地理空间数据分析软件。它整合了图像处理、地理信息系统(GIS)和遥感技术,适用于从数据获取到结果分析的整个工作流程。与以往版本相比,9.2版提供了更多的自动化工具、增强的遥感分析功能和改进的用户体验。
1.2 遥感数据处理基础
遥感数据处理是利用遥感技术获取地物信息的重要环节。基础处理流程通常包括数据的导入、预处理、分析、解译和输出。预处理步骤如辐射校正、大气校正等是保证后续分析精度的关键。本章将介绍这些基础操作及其在ERDAS 9.2中的实现方法。
1.3 数据获取与格式支持
ERDAS 9.2支持多种遥感数据格式,包括常见的卫星影像格式如GeoTIFF、TIFF、JPEG2000等。它也支持GIS数据格式如ESRI的Shapefile。在本章中,我们将探讨如何导入这些数据格式以及在ERDAS中进行格式转换和预处理的基本步骤。
通过以上内容的介绍,读者将对ERDAS 9.2有一个基本的认识,并了解遥感数据处理的基本流程。这些知识是深入学习ERDAS 9.2其他高级功能的基石。
2. ERDAS 9.2用户界面和环境配置
2.1 ERDAS 9.2界面简介
ERDAS IMAGINE 9.2是遥感图像处理和地理信息系统(GIS)软件的重要版本,它提供了一个直观的用户界面,用于管理地理空间数据和执行分析。用户界面设计以效率和用户友好性为目标,允许用户轻松访问各种遥感数据处理工具。
2.1.1 主窗口布局与工具栏概览
ERDAS IMAGINE的主窗口包含了几个核心区域,如地图显示区域、图层控制面板、工具栏和状态栏。工具栏位于窗口顶部,它包含一系列快捷工具,可以快速访问常用的处理功能,例如打开文件、保存、缩放和平移等操作。图层控制面板则允许用户管理不同图层的属性,如可见性、符号和数据源信息。
2.1.2 工作空间和数据视图管理
在ERDAS IMAGINE中,工作空间是一个重要的概念,它指定了软件操作和存储数据的目录。用户可以设定默认工作空间以简化文件的查找和管理。数据视图管理允许用户通过创建不同的视图来查看和分析数据,例如正射影像、三维视图等。
2.2 ERDAS 9.2环境设置与定制
用户可根据自身的工作流程和偏好,对ERDAS IMAGINE的工作环境进行定制。通过调整环境变量和参数配置,用户可以优化软件性能和工作流。
2.2.1 环境变量和参数配置
环境变量和参数配置允许用户指定软件行为。例如,用户可以设置内存使用限制、临时文件存储路径以及处理任务的优先级。这些设置通过Options
> Configuration
菜单进行调整,以优化软件的运行环境。
- **代码示例:**
- ```xml
- <Configuration>
- <MemoryUsage limit="80" />
- <TempDirectory path="C:\Temp" />
- <Priority>Normal</Priority>
- </Configuration>
在这个示例中,MemoryUsage
标签定义了软件允许使用的最大内存百分比,TempDirectory
定义了临时文件的存储路径,而Priority
标签设定了处理任务的优先级。
2.2.2 自定义工作流和模板
ERDAS IMAGINE允许用户创建和保存自定义工作流,这些工作流可以被重复使用,从而提高工作效率。用户可以使用工作流编辑器将一系列处理步骤组合起来,形成一个模板,并且在需要时调用它。
代码示例:
- <Workflow>
- <Name>NDVI Analysis</Name>
- <Description>Compute NDVI for multispectral imagery.</Description>
- <Process>
- <Name>BandCombine</Name>
- <Inputs>
- <Input>Input影像文件</Input>
- </Inputs>
- <Outputs>
- <Output>NDVI影像</Output>
- </Outputs>
- </Process>
- <!-- 更多处理步骤 -->
- </Workflow>
在上述XML代码中,定义了一个名为"NDVI Analysis"的工作流模板,其描述是计算多光谱影像的归一化植被指数(NDVI)。在Process
标签内指定了具体步骤,例如使用BandCombine
处理工具。
通过自定义这些设置,用户可以为经常执行的任务创建快捷路径,缩短工作周期,降低重复劳动的强度。这一灵活性不仅提高了工作效率,而且也促进了专业知识的积累与传承。
3. 遥感数据导入与管理
在遥感和地理信息系统(GIS)领域中,数据导入与管理是至关重要的步骤。无论是在环境监测、城市规划还是灾害评估等应用中,有效地导入和管理数据是分析和决策的基础。ERDAS IMAGINE作为一款专业的遥感数据处理软件,提供了强大的数据导入和管理功能。
3.1 数据导入流程与格式支持
ERDAS IMAGINE支持多种遥感数据格式,包括常用的TIFF、JPEG、GeoTIFF等。用户可以根据自己的需求和数据源选择合适的数据导入方法。
3.1.1 支持的数据格式和转换方法
数据导入的第一步是确保数据格式被ERDAS IMAGINE支持。除了原生格式,ERDAS也支持多种第三方数据格式,例如ECW、JPEG2000等。用户可以通过软件内置的导入工具进行格式转换,或者使用IMAGINE的转换器来实现不同格式之间的转换。
转换过程需要考虑的参数包括:
- 像素类型(例如:8位整型、16位整型、浮点型等)。
- 波段数(单波段或多波段)。
- 处理方式(如重采样、裁剪等)。
3.1.2 批量导入与元数据管理
批量导入功能允许用户同时导入多个数据文件,这对于处理大量数据尤其有用。在导入之前,建议先做好数据整理,例如文件命名规范、分类存储等,以便于批量导入后的管理。
元数据是描述数据的数据,它包含了数据集的详细信息,比如数据来源、时间戳、分辨率、传感器类型等。在ERDAS中管理元数据是非常重要的,因为它可以提高数据检索的效率,同时也便于数据的解释和分析。
3.2 图层管理与数据集操作
3.2.1 图层属性编辑和样式设置
在ERDAS IMAGINE中,图层管理功能允许用户对单个或多个图层进行属性编辑和样式设置。这包括图层名称的修改、颜色映射(如RGB、灰度等)、透明度调整等。这些设置对于创建视觉效果突出的输出图件非常有用,也有助于数据的可视化分析。
3.2.2 数据集的合并、裁剪和重投影
数据集的合并是将多个数据集组合成一个图层的过程,这在多时相分析和综合评估中非常有用。裁剪功能则允许用户根据特定的需求或边界对数据集进行局部提取。重投影功能则是把数据从一个坐标系统转换到另一个坐标系统,这对进行跨区域分析或与其他数据集整合时是必要的。
数据集合并示例代码:
- import ErdasImagine as Erdas
- # 创建两个图层对象
- layer1 = Erdas.Layer('dataset1.img')
- layer2 = Erdas.Layer('dataset2.img')
- # 合并两个图层
- combined_layer = Erdas.CombineLayers([layer1, layer2], 'combined_dataset.img')
在上述代码中,Erdas.Layer
用于创建图层对象,Erdas.CombineLayers
函数用于合并图层。生成的combined_layer
将包含两个输入图层的所有波段和属性信息。
数据集裁剪示例代码:
- import ErdasImagine as Erdas
- # 创建图层对象
- input_layer = Erdas.Layer('dataset.img')
- # 设置裁剪参数
- clip_area = Erdas.RegionOfInterest('clip.shp')
- # 裁剪图层
- clipped_layer = Erdas.ClipLayer(input_layer, clip_area, 'clipped_dataset.img')
在上述代码中,Erdas.RegionOfInterest
用于定义裁剪区域,Erdas.ClipLayer
用于执行裁剪操作。裁剪区域可以是任意的矢量文件,包括点、线、面。
数据集重投影示例代码:
- import ErdasImagine as Erdas
- # 创建图层对象
- input_layer = Erdas.Layer('dataset.img')
- # 设置新的坐标系统
- new_crs = Erdas.CoordinateReferenceSystem('WGS84')
- # 重投影图层
- reprojected_layer = Erdas.ReprojectLayer(input_layer, new_crs, 'reprojected_dataset.img')
在上述代码中,Erdas.CoordinateReferenceSystem
用于定义新的坐标系统,Erdas.ReprojectLayer
用于执行重投影操作。结果是转换到WGS84坐标系下的新图层。
通过这些代码示例,我们可以看到ERDAS IMAGINE不仅提供了一个直观的图形用户界面,还支持通过脚本语言来自动化复杂的处理任务。这些功能的灵活运用,可以帮助用户更加高效地处理和管理遥感数据集。
4. 遥感图像处理与分析
遥感图像处理与分析是遥感数据应用的核心环节,它包括了图像的预处理、增强、分类、特征提取等多个方面。本章我们将深入探讨这些主题,从基础的图像处理操作到更高级的分析技术,通过实际的操作案例,帮助读者构建扎实的遥感图像处理和分析能力。
4.1 基本图像处理操作
图像增强和色彩校正是遥感图像处理的基础操作。这些操作使得原始图像的质量得到改善,便于后续分析,如目标检测、分类和监测等。
4.1.1 影像增强和色彩校正
影像增强是为了改善遥感图像的视觉效果,使其更有利于分析。常用的方法有直方图均衡化、对比度拉伸和噪声过滤等。
在上述代码中,我们使用了GDAL库来实现遥感图像的直方图均衡化,这能够提升图像的对比度,使图像更清晰。需要注意的是,操作前要确保输入图像已正确读取,并且处理后的图像需要保存以供后续分析使用。
色彩校正则旨在调整图像的色彩分布,使其更加贴近真实世界的颜色。这包括灰度校正、色温调整、去饱和处理等。色彩校正需要根据实际图像的特性和分析需求来选择合适的方法和参数。
4.1.2 边缘检测和特征提取
边缘检测是遥感图像处理中的一个重要环节,它的目的是从图像中识别出物体的轮廓和边界。常见的边缘检测算法有Sobel、Canny和Laplacian等。
- import numpy as np
- from skimage.feature import canny
- from skimage import io
- # 读取图像
- image = io.imread('image_path', as_gray=True)
- # Canny边缘检测
- edges = canny(image)
- # 保存边缘检测结果
- io.imsave('edges.png', edges.astype(np.uint8) * 255)
在该代码段中,我们使用了scikit-image
库中的Canny边缘检测函数对遥感图像进行边缘检测,并将检测结果保存为PNG格式的图像文件。边缘检测为图像特征提取奠定了基础,为后续的遥感图像分析提供了可能。
特征提取是从遥感图像中提取有用信息的过程。这不仅包括边缘信息,还包括纹理特征、形状特征等。特征提取在地物识别、变化检测等方面具有重要作用。
4.2 遥感分析技术应用
遥感分析技术应用包括地物识别、变化检测等。这些技术的应用能够让我们更深层次地理解遥感数据,服务于各行各业,如农业、林业、城市规划等。
4.2.1 监督与非监督分类
遥感图像分类是将图像中的像素点划分为不同的类别,常见的分类方法有监督分类和非监督分类。
监督分类
监督分类需要事先定义好各类地物的训练样本,然后基于这些样本对整幅图像进行分类。
在这个代码示例中,我们使用了灰度共生矩阵(GLCM)提取纹理特征,并利用支持向量机(SVM)进行监督分类。通过将图像数据转换为灰度共生矩阵特征,我们能够更好地进行地物分类。
非监督分类
非监督分类不需要事先的训练样本,而是依据像素之间的统计特性来自动划分类别。
- from sklearn.cluster import KMeans
- # 假设我们已经提取了图像的特征
- features = np.load('features.npy')
- # 使用KMeans算法进行非监督分类
- kmeans = KMeans(n_clusters=3)
- kmeans.fit(features)
- # 预测结果并保存
- predicted = kmeans.predict(features)
- io.imsave('classified_image.png', kmeans.labels_.astype(np.uint8) * 50)
在上述代码中,我们采用K均值(KMeans)聚类算法对遥感图像进行非监督分类。非监督分类适用于我们对研究区域的地物类型不熟悉,或者难以获取足够训练样本的情况。
4.2.2 地物识别和变化检测
地物识别是识别遥感图像中的特定地物,如水体、建筑物、植被等。变化检测则是对比不同时间点的遥感图像,发现地物随时间变化的规律。
上图展示了地物识别和变化检测的基本流程。地物识别过程中,通过预处理和特征提取后,应用监督分类方法确定地物类型。变化检测则涉及到两幅图像之间的数据配准和差异分析,从而确定地表覆盖的变化情况。
4.2.3 变化检测案例分析
变化检测的一个经典案例是城市扩张监测。我们可以采用两时相的城市遥感图像,通过对它们进行精确的配准、纹理分析和变化检测,识别出新增的建筑物和城市用地,以此评估城市扩张的速度和模式。
在这个案例中,我们使用了rasterio
库来合并两时相的遥感图像。通过合并操作,我们能够获得同一地区在不同时间点的图像信息,从而进行变化检测分析。上述代码演示了如何使用rasterio
库的merge
函数将两个图像文件合并,并显示合并后的图像。
通过本章节的介绍,我们可以看出遥感图像处理与分析的重要性及其在各种应用中的广泛用途。本章的内容为读者提供了一套从图像增强到变化检测的完整遥感图像处理流程,使得读者能够更好地理解和掌握遥感图像分析的相关技术。
5. ERDAS 9.2中的自动化和脚本编程
ERDAS 9.2中的自动化和脚本编程是提高工作效率和重复性任务精确度的重要方面。在这一章中,我们将深入探讨自动化工作流的创建、编辑、测试和优化以及脚本编程的基础知识和应用。
5.1 工作流自动化
自动化工作流是将一系列复杂的任务序列化,以减少人为操作错误和节省宝贵的时间。ERDAS Imagine提供了一个强大的工作流环境,允许用户以图形化方式定义复杂的遥感处理序列。
5.1.1 创建和编辑自动化工作流
在ERDAS Imagine中创建工作流的基本步骤如下:
- 打开工作流编辑器:点击
Model Maker
工具栏按钮或通过Toolbox
中的Model Maker
模块进入工作流编辑环境。 - 添加模块:通过拖拽方式或右键点击工作流区域选择需要的模块加入到工作流中。
- 连接模块:使用鼠标拖动一个模块的输出端口至另一个模块的输入端口,实现模块间的数据流连接。
- 配置模块参数:双击模块图标打开配置对话框,设置各项参数来满足特定的处理需求。
例如,一个简单的影像裁剪工作流可能会包含如下模块:
- 输入模块:导入影像数据集。
- 裁剪模块:执行影像裁剪操作。
- 输出模块:保存处理结果。
工作流的编辑还包括对模块进行分组、设置循环、条件分支等高级功能,这些都有助于实现更复杂的任务自动化。
5.1.2 工作流的测试与优化
工作流创建完成后,需要进行测试以确保其按预期工作。ERDAS Imagine提供以下方法测试工作流:
- 使用
Run
按钮直接运行工作流。 - 设置特定的测试参数来模拟不同情况。
- 对工作流进行调试,逐模块执行以观察数据流和结果是否符合预期。
工作流优化通常涉及如下步骤:
- 减少不必要的数据读写操作。
- 优化并行处理和缓冲区设置以提高效率。
- 确保工作流中使用的算法和处理步骤是必要的且最高效的。
一个优化良好的工作流可以大幅度减少处理时间并提高整体性能。
5.2 脚本编程基础
ERDAS Imagine支持多种脚本语言,如Python、R和VBA等,以实现自动化脚本任务。这些脚本可以完成更复杂的自定义操作,如批量处理、自动报告生成等。
5.2.1 脚本语言选择与基础语法
在选择脚本语言时,需要考虑到语言的执行效率、可用的库和社区支持。对于自动化脚本任务,Python以其简洁的语法和强大的库支持成为许多用户的首选。
以下是使用Python脚本在ERDAS Imagine中进行基本操作的示例:
- import ErdasImagine
- # 创建一个新会话
- session = ErdasImagine.Session.Create()
- # 打开一个影像
- image = session.OpenImage('C:/影像路径/image.img')
- # 获取影像属性
- metadata = image.Metadata
- print(metadata)
- # 关闭影像
- image.Close()
在上述脚本中,我们首先导入了ErdasImagine模块,随后创建了一个新的会话对象,打开了指定路径下的影像文件,并打印了影像的元数据信息,最后关闭了影像。这是非常基础的脚本操作,但展示了脚本语言与ERDAS Imagine的交互方式。
5.2.2 实现基本的自动化脚本任务
使用Python脚本,可以编写更复杂的自动化任务。例如,下面的脚本展示了如何自动化执行一个影像的裁剪和统计分析:
以上脚本遍历输入文件夹中的所有影像文件,执行裁剪操作,并将结果保存到指定输出文件夹。此外,还记录了每个文件和整个批处理过程的处理时间,这有助于分析和优化批量处理效率。
在脚本编程实践中,掌握基本语法只是开始,理解ERDAS Imagine提供的API和对象模型是关键。同时,良好的代码组织、错误处理和日志记录对于维护和扩展脚本任务至关重要。
6. ERDAS 9.2实战案例与技巧分享
在前几章中,我们介绍了ERDAS 9.2的基本概览、用户界面配置、遥感数据的导入与管理以及图像处理与分析的基础知识和自动化工作流。这一章节将通过具体的实战案例分析,以及实用的技巧分享,展示如何将这些理论知识应用到实际工作中,提升工作效率和数据处理的质量。
6.1 实战案例分析
6.1.1 案例研究:土地覆盖分类
土地覆盖分类是遥感应用中的一项重要技术,它涉及将遥感影像中的像元根据地物特征进行归类。在这个案例中,我们将运用ERDAS 9.2软件实现土地覆盖分类。
- 数据准备:首先,准备一张包含足够地物特征的卫星影像图,如Landsat或者Sentinel-2数据。
- 预处理:对影像进行预处理,包括大气校正、几何校正以及裁剪到研究区域。
- 选择训练样本:在影像上选择代表不同土地覆盖类型的训练样本。
- 监督分类:利用ERDAS中的分类工具进行监督分类,选择合适的分类算法(例如最大似然法)。
- 分类后处理:对分类结果进行平滑处理,消除分类过程中的噪声。
- 结果评估:使用混淆矩阵等方法对分类结果的准确性进行评估。
该案例可以通过以下ERDAS 9.2中的操作步骤实施:
- 打开ERDAS Imagine,导入影像数据。
- 运行
imgcalc
模块进行大气校正和辐射校正。 - 使用
vector
工具绘制训练区域的矢量图层,并对不同类别的土地覆盖进行标注。 - 启动
classifier
工具进行监督分类。 - 调用
supervise
模块,加载训练数据,设置分类器参数,进行分类。 - 使用
analysis
中的generalization
工具进行平滑处理。 - 最后,执行
classifier_accuracy
模块评估结果。
6.1.2 案例研究:环境监测
环境监测涉及到使用遥感数据对地表环境变化进行监控。我们将使用ERDAS 9.2实现对某个区域的环境变化检测。
- 影像获取:获取同一地点在不同时间拍摄的两幅影像数据。
- 预处理:对两幅影像进行校正,确保它们具有相同的地理坐标系统和空间分辨率。
- 变化检测:使用差异检测、比率分析或分类后比较等方法进行变化分析。
- 结果解释:解释结果,区分人为和自然变化因素。
具体操作步骤可能如下:
- 使用ERDAS Imagine的
format
模块导入两个不同时间的遥感影像。 - 运行
rasterCorrection
工具确保两幅影像具有相同的像素大小和覆盖范围。 - 选择
changeDetection
模块,选取合适的分析方法进行变化检测。 - 分析变化检测的结果图,并输出到矢量图层进行进一步分析。
6.2 ERDAS使用技巧和解决方案
6.2.1 常见问题及解决方案
ERDAS软件在使用过程中可能会遇到一些问题,例如影像导入失败、分类精度不高、环境设置错误等。以下是一些常见问题的解决方案:
- 问题:影像导入时出现错误提示。
- 解决方案:检查影像文件格式是否支持,确保文件路径正确,或者检查是否有足够的权限访问该文件。
- 问题:监督分类结果精度不高。
- 解决方案:优化训练样本的选择,使用更多样化的特征,或者尝试不同的分类算法。
- 问题:环境变量设置出错。
- 解决方案:核对环境变量配置文件,确保所有路径和参数设置正确。
6.2.2 提高工作效率的技巧与建议
为了在使用ERDAS 9.2时提高工作效率,可以考虑以下技巧和建议:
- 合理规划工作流程:在开始工作之前,预先设计好整个工作流程,合理安排每一步的优先级和时间。
- 批量处理数据:利用ERDAS的批量处理功能,对多个文件或图层执行相同的操作,避免重复的手动操作。
- 模板与脚本化:创建自动化脚本或工作流模板,用于重复性高的任务,减少手动操作并减少错误发生。
- 持续学习与交流:积极学习新的ERDAS技巧和方法,参与社区交流,了解行业动态和技术进步。
通过上述实战案例分析和技巧分享,我们希望读者能够在日常工作中更加高效地使用ERDAS 9.2,解决遇到的各种问题,提升遥感数据处理的专业能力。
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