教程-ENVI遥感地质蚀变异常信息提取过程(全)
遥感影像信息提取与解译流程及方法
数据质量检查
影像分割
多种分割算法
系统提供多尺度分割、统计区域增长、均值漂移三种分割算法
实现了DLG作为专题层参与分割分类的技术。
DLG数据辅助——分类技术
•
将已有DLG数据的属性字段作为eCognition中的特征值，通过构 建规则集，仅仅那些对象具备该属性值的分为相应的类别。
DLG数据辅助——分类技术
•
FeatureStation GeoEX提供的批量覆盖工具，可通过空间位置 属性提取赋值，进行字段匹配，实现DLG标识字段与地类的对应。
数据提取方法：
直接读取MDB文件，通 过地类树控制，完成数据 的提取工作 基础数据用途示意图
数据准备与预处理
道路缓冲区制作
由于项目技术规定不同，基础测绘和地理国情基本要素数据中， 道路为中心线，不能直接用于辅助分割、分类，所以需要进行缓 冲区制作。
数据整合
按照《地理国情普查内容与指标（试行稿）》内容，对地理国情基本 要素数据数据进行分 类代码转化、属性项重新制定等数据整合工作
黑龙江局 四川局 海南局 河南局 江西局 浙江局
二、主要问题
其他技术问题
数据整合需要统一转换工具 DLG与DOM数据配准问题 如何利用已有基础地理信息数据(DLG、DEM等） 缺乏基于航摄资料的自动分类软件
目录
一、概述 二、主要问题 三、主要技术方法 四、地理要素提取与解译技术流程
高性能处理技术
FeatureStation GeoEX
eCognition Server
基于MPI的遥感数据并行处理 通用模型，实现遥感影像的快 速并行化处理
遥感蚀变信息提取方法
遥感蚀变信息提取方法嘿，朋友们！今天咱来聊聊遥感蚀变信息提取方法。
这可不是什么高深莫测的东西，就好像你找宝藏，得知道从哪儿开始挖，用啥工具一样。
遥感啊，就像是我们的千里眼，能从老远的地方就看到地面上的情况。
那蚀变呢，就是地面上一些特别的变化，就像你脸上长了颗痣一样明显。
那怎么把这些蚀变信息给提取出来呢？咱可以先从图像入手呀，就跟你看照片找不同一样。
仔细瞧瞧那些颜色、纹理啥的，说不定就能发现点蛛丝马迹。
这图像就像是一幅大地图，你得学会在上面找线索。
然后呢，可以利用一些专业的软件和算法。
这就好比你有了一把神奇的铲子，能帮你更准确、更快速地挖掘出那些蚀变信息。
这些软件和算法可厉害了，它们能把那些隐藏的信息都给揪出来。
你说这难不难？其实也没那么难啦！只要你有耐心，就像钓鱼一样，静静地等着鱼儿上钩。
而且啊，现在科技这么发达，工具这么多，还怕找不到那些蚀变信息吗？比如说，你可以想象一下，在一大片森林里找一朵特别的花，遥感就像是让你在空中俯瞰整个森林，然后软件和算法就是帮你把那朵花凸显出来的魔法。
再比如说，提取遥感蚀变信息就像是在一堆沙子里找金子，你得有好的方法和工具，还得有一双敏锐的眼睛。
还有啊，这可不是一个人能搞定的事儿，得大家一起合作。
就像一场足球比赛，每个人都有自己的位置和任务，大家齐心协力才能取得胜利。
遥感蚀变信息提取方法真的很有趣，也很有意义。
它能帮我们更好地了解地球，发现那些隐藏的宝藏和秘密。
所以啊，大家可别小瞧了它，要认真去学习、去探索。
总之，遥感蚀变信息提取方法就像是一把打开地球秘密之门的钥匙，只要我们掌握了这把钥匙，就能开启无限的可能。
让我们一起加油，去探索这个神奇的世界吧！。
遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现
蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
利用围岩蚀变现象作为找矿标志已有数百年历史，发现的大型金属、非金属矿床更是不胜枚举：北美、俄罗斯的大部分斑岩铜矿、我国的铜官山铜矿、犹他州的大铝矿、西澳大利亚的大型金矿、墨西哥的大铂矿、美国许多白钨矿、世界大多数锡矿、哈萨克斯坦的刚玉矿等，都属于以围岩蚀变作为找矿标志发现的矿床。
国内外遥感工作者，都在不断地设计、研制和总结对这种遥感信息的提取和识别技术。
矿化蚀变信息是找矿的一个重要标志，而这些对找矿有指导意义的矿化蚀变信息常常受其它地物信息的干扰，和受遥感图像的波谱分辨率和空间分辨率的制约，往往表现的很微弱。
因此，国内外学者也在不断尝试各种技术方法提取这种矿化蚀变弱信息。
本文总结了遥感蚀变信息提取的各类方法，及其在ENVI软件中的实现。
•原理遥感技术主要是建立在物体反射和发射电磁波的原理之上。
而地物波谱特性通常都是用地物反射辐射电磁波来描述。
由于地物反射发射电磁波的特性不同，其反射波谱曲线形态也有千差万别。
如植物的反射波谱曲线上，在绿光波段表现由于其叶绿素的存在表现为有一强反射峰，而在短波红外波段由于叶冠组织的相互作用表现为强反射峰，在红光波段则表现为强吸收谷。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
•方法及实现依据矿化蚀变岩与围岩的波谱特征的差异，可采用图像增强处理方法获取矿化蚀变信息增强的图像变量，从而最终实现提取矿化蚀变信息的目的。
一般图像增强突出蚀变信息有以下几种方法。
(1)蚀变干扰信息剔除遥感数据包含地表的信息，遥感在地质方面的应用就是提取用户需要的信息，提取矿化蚀变信息的过程是计算影像中所有像素信息统计归类分析的过程，蚀变异常信息的提取对遥感图像的质量要求较高，因此首先要对遥感数据进行严格的筛选，干扰噪声小的数据，一般要求遥感数据的时相是植被发育较弱、冰雪覆盖少的季节，同时该时相的云覆盖量较少。
遥感蚀变信息提取(遥感与矿产资源勘查)
二、蚀变信息提取的理论依据
褐铁矿、针铁矿、赤 铁矿等的波谱曲线的 特征吸收特性是由3价 铁离子决定的。
2012-12-19
6
二、蚀变信息提取的理论依据
高岭石、阳起石、绿 帘石、绿泥石、白云 母等含羟基矿物的特 征波谱曲线是由羟基 基团决定的。
2012-12-19
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二、蚀变信息提取的理论依据
2012-12-19
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三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
3）、用于去干扰 TM7/TM1 水体、阴影、冰雪
TM5/TM4
植被
2012-12-19
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三、蚀变信息提取的方法
3.2、主成分分析法
主成分分析（PCA），在计算机处理中称K-L变换。它是一种基于图像
统计特征的多维正交线性变换。遥感数据在图象处理系统中经K-L变换将遥
白云石、方解石等碳 酸盐岩的特征波谱曲 线是由CO2-离子造成 的。
2012-12-19
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三、蚀变信息提取的方法
波段比值法 主成分分析法 MPH技术 光谱角法 混合像元分析法 对应分析法
三、蚀变信息提取的方法
3.1、波段比值法
两幅具有同样行、列的图像，对应像元的亮度值相除。比值运算可 以检测波段的斜率信息并加以扩展，能突出不同波段间地物光谱的差异， 提高对比度。
2012-12-19
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二、蚀变信息提取的理论依据
常见围岩蚀变类型及其相关矿种
围岩蚀变类型 矽卡岩化 云英岩化 钾长石化 青盘岩化 常伴生的相关矿种 钨、锡、钼、铁、铜、铅-锌、硅灰石、透辉石等 钨、锡、钼、铋、铌、钽、铍、锂等 铌、钽、铍、锂、钨、锡、钼及稀土元素等 铜、钼、铅、锌、金、银、黄铁矿等
ENVI教学-信息提取、GIS分析与制图
• 面向对象的分类方法-FX特征提取（envi4.4新功能）
监督分类
（1）首先要选择训练样本
从ROI TOOLS 菜单里选用 ROI ；
（2） 选择分类方法
应用不同的分类方法，按照训练样本的属性对未知 地物进行归类。
平行六面体 最小距离 马氏距离 最大似然 波谱角分类 二进制编码 神经网络 支持向量机分类
支持向量机分类
业界领先的分类方法
支持向量机分类（Support Vector Machine或SVM）是一种 建立在统计学习理论（Statistical Learning Theory或SLT） 基础上的机器学习方法。
对噪音不敏感，提高了分类精度 适合进行非线性分类 分类结果整洁，适合用于GIS 非常适合于4波段的高分辨率数据 其它遥感软件中尚未提供
地物信息提取-道路
智能数字化工具(vector/Intelligent..) ENVI SPEAR/LOC road（red soil,pca等）
半自动数字化工具提取线状地物
ENVI vector/Intelligent Digitizer
ENVI4.3的半自动数字化工具可以方便用户 将道路、河流等线状特征的地物快速数字化为矢量数据。 半自动数字化参数包括：
线状特征宽度（Linear Feature Width） 容差（Snap Tolerance） 滤波方式(smoothing)。
对提取的矢量可以进行自动编辑或者 手动编辑
自动编辑矢量
微弱信息提取
ENVI RX Anomaly Detection Tool
Spectral/ RX Anomaly Detection
• 变化检测（``/change detection）
ETM数据矿化蚀变信息提取教程
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
影像某点 Z profie 图
继续设置输出文件（大气校正）的路径及名称，由头文件可得到 Scene Center Location（中心位置）经纬度。传感器类型（Sensor Type），传感器确定，那么 Sensor Altitude 和 Pixel Size 也就随之确定，Ground Elevation 是研究区的平均海 拔高度（可查阅资料或者度娘），Flight Data 和 Flight Time 可由头文件获取。 Altmospheric Model（大气模型），模块提供热带、中纬度夏季、中纬度冬季、极 地夏季、极地冬季和美国标准大气模型，研究者根据数据获取时间和研究区经纬 度选择相应的大气模型。
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
图（4）-3 再进行高级设置，点击 Advanced Settings 按钮，如图（4）-4，参数默认（有 些资料 Modtran Resolution 选择 5cm-1）。点击 OK，最后点击 Apply，进行大气 校正。
图（4）-4
中国地质大学
图（1）-1
（2）辐射定标，选择主菜单-> Basic Tools -> Preprocessing -> Calibration Utilities -> Landsat Calibration，选择含有六个波段的数据，即包括波段 1,2,3,4,5,7 的数据。
图（2）-1
中国地质大学
数学地质遥感地质研究所
吴浩
2013,9,11
出现 ENVI Landsat Calibration 对话框，Calibration Type 选择 Radiance,设置 文件输出名（辐射定标）和输出路径。其他的参数由软件直接向 ETM 数据头文 件中获取，不需要用户自行设置。点击 OK
遥感构造蚀变异常信息提取及找矿预测——以老挝为例
遥感构造蚀变异常信息提取及找矿预测——以老挝为例刘文兰;张微【摘要】遥感地质异常信息提取是遥感地质学的重要研究内容之一.以老挝为例,对研究区ETM+遥感图像采用几何纠正、图像镶嵌、彩色合成、空间变换、图像增强等技术手段,提取地质构造信息；利用掩模技术去除干扰信息,采用主成分分析和阈值分割技术进行铁染和羟基蚀变异常信息提取；结合区域地质、地球物理、地球化学等多元地学信息综合分析,开展研究区遥感找矿预测,圈定了5处遥感找矿远景区.研究成果为加快老挝地质找矿工作提供了基础数据和决策依据.%The extraction of remote sensing geological anomaly information is one of the important research methods in GARS. In this paper, taking Laos as an example and using such means as geometric rectification, image mosaicking, color composite, space transformation and image enhancement processing to the ETM + image in the study area, the authors extracted the geological structural information. The interference information was removed by mask technique, and the iron staining and hydroxyl alteration information was extracted by using principal component analysis and threshold segmentation techniques. Five perspective areas for mineral exploration were delineated on the basis of a synthetic analysis of the multi - geoscience information. The results can provide a reference and effective means for accelerating the geological prospecting work in Laos.【期刊名称】《国土资源遥感》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】7页(P68-74)【关键词】断裂构造;蚀变异常;图像增强;找矿预测;老挝【作者】刘文兰;张微【作者单位】中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083;中国国土资源航空物探遥感中心,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP75随着矿产资源勘查工作的不断深入，易于发现的露天矿、浅部矿和已知类型矿床日趋减少，找矿难度越来越大［1］。
运用ENVI提取遥感影像中的植被信息
最 大值
ΠΧ Π( Χ( ∋ ∋Χ ∋ Χ
标准 差
Χ ΝΝ Χ)
) (Χ
5 8 4
&
5− 8 4
景号
) Ν Δ ΧΧ
&∋ (
Ν & (Π Ν
+
∗ ϑ %
+
Χ 一∋ Ν 一 (
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级
Χ
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ΠΝ Π
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Χ Ν 日〕 Χ ∋
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+
Χ(
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实 验 区概 况 某河 流 域 是 典 型 的 荒 漠 生 态 系 统 和 平 原 绿 洲生
.
而 标 准 差 & 波 段最 大 %达 Χ &
(
、
其
近红 外
、
的第
以 及 分 辨 率为 ∋ 波段 %此 次 研 究没 有 选取 第 波 段 ∗ 根据
中红 外光 谱段 ∗ 数据
,
;
次是 Χ
标 准 差最 大
。
,
表 明该 波段 内地 物
,
的 亮 度 取 值距 均 值 的 离散 程度 最 大 表现 最 大
需 的信 息 可行 的 是
探 讨 了在 该 过 程 中关 健 的 技 术 问题
,
实验 结 果 表 明
利 用 ! ∀ , 软 件 提取 所 −
。
要 想提取 到好 的 植被信 息 关 健 是选 用 适合样 区 的 植被 指 数 关键 词 植被 遥 感 信 息提取 植被 指 数 ! ∀ , − 中图法 分 类 号 仰 & (
ENVI培训第二篇遥感常规数据处理流程 共31页
• 高光谱影像辐射校正（有别于其他多波段影像， 赵英时P175) （１） 对数残差log （２） 平场域（flat field ) （３） IAR反射率 （４） 经验线性
大气校正效果
Map / Registration Image to Image Image to map
Mul_jz.img
第三步：数据融合
数据融合实质上是将高分辨率影像空间特征与低分辨率影像多光谱特征组 合到一副影像,使得融合后影像即具有高分辨率影像空间特征,又具有低分辨率 影像多光谱特征.
Transform/Image sharpen/GS高保真融合
第四步：数据的镶嵌与裁剪
• ENVI镶嵌的方式有两种 (1)基于像元的镶嵌(手工定位) (2)基于地理坐标的镶嵌(自动定位)
• Basic tools/mosaicing或者 • map/mosaicing
• 参数设置：忽略零值、边缘羽化 添加裁切线 、颜色平衡
• 注意： 设置裁切线时要先看清楚裁切线怎 么走，然后在要去掉的影像的那一 边要标上一个符号，保存注记。
注意：１、利用该工具可以进行图像重新采样 ２、ENVI的裁剪工具不仅可以裁剪大小还可以裁剪波段
Basic tools/subset data via ROI 利用ROI进行快速裁剪，可以进行无规则多边形裁剪, (如省界裁剪，打开省界矢量转成ROI,然后进行裁剪)
注意：可以进行无规则多边形裁剪
县界.shp
高光谱分析
利用ENVI的波谱库做高光谱分 析，识别地物
过程包括: （1）MNF变换,去噪解相关 （2）PPI提取纯净像元 （3）N维可视化分析,提取终端端 元, 生成终端端元平均波谱曲线,做波谱 分析,与波谱库波谱曲线对比来识别 地物. （4）将终端端元做为训练样本进 行分类
基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取操作文档
专题四：基于crosta方法的遥感矿物蚀变信息提取1、专题概述蚀变岩石是在热液作用影响下，使矿物成分、化学成分、结构、构造等发生变化的岩石。
由于它们经常见于热液矿床的周围，因此被称为蚀变围岩，蚀变围岩是一种重要的找矿标志。
遥感地质应用中，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与其周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。
光谱异常为用遥感图像的异常信息提取提供了理论依据。
遥感蚀变异常信息提取的方法有多种，其中主成分分析法提取蚀变信息是相对最为广泛的。
主成分分析（PCA：Principal ponent Analysis）是基于信号二阶统计特性的分析方法，由于所获各主成分之间不相关，主成分之间信息没有重复或冗余。
多光谱遥感数据通过PCA 所获每一主成分常常代表一定的地质意义，且互不重复，即各主成分的地质意义有其独特性。
但是由于蚀变矿物形成的影像特征在遥感图像上往往表现得很微弱或不明显，甚至“淹没”在主体色调中。
以TM数据为例，通过Crosta方法说明其准则，通过TM1、TM3、TM4、TM5和TM1、TM4、TM5、TM7的波段组合分别进行主成分分析提取铁染蚀变和羟基蚀变信息。
由TM1、TM3、TM4、TM5做PCA处理，处理后的某个新的成分可能集中了铁染蚀变信息。
对代表铁染蚀变的主成分的判断准则是：TM3的系数应与TM1、TM4的系数相反。
由TM1、TM4、TM5、TM7作为输入波段进行主成分分析。
对代表羟基和碳酸根离子主成分的判断准则是：TM5系数应与TM7、TM4的系数符号相反，TM1一般与TM5系数符号相同。
依有关地物的波谱特征，羟基和碳酸根离子信息包含于符合这判断准则的主成分。
铁染蚀变和羟基蚀变存在于绝大多数成矿岩体中，提取这两种蚀变信息基本可以确定研究区成矿岩石的分布情况。
原理及其他方法参考博文：《遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现》blog.sina../s/blog_764b1e9d0100so8i.html参考文献：《干旱区TM图像蚀变信息提取方法研究》、《ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法研究与应用--方法选择和技术流程》2、处理流程介绍主要包括：图像预处理、PCA分析、选择有效成分、异常切割、蚀变信息处理等步骤（图1）。
ENVI基本影像处理流程操作和信息提取方法
1.1ENVI简介—— NITF数据支持扩展模块 （NITF）
读写、显示标准NITF格式文件 JPEG2000编码压缩NITF格式文件 支持NITF2.0、NITF2.1和NSIF1.0之间的转
换 读写从商业卫星、NCDRD和 第二图像格式
（NSIF）中获得政府标准数据 广泛支持NSDE的分类或未分类的TREs，也
飞机, 坦克, 汽车, 船只
建筑物
建筑物轮廓, 屋顶
基础设施
道路, 桥梁, 机场, 海港码头
自然要素
河流, 湖泊,森林, 田地
云和雾
1.1ENVI简介——正射校正扩展模块（Orthorectification）
由瑞典的Spacemetric公司开发 支持大多数传感器模型 快速、容易和精确校正影像 同时对多幅影像正射校正 集成镶嵌和裁剪（标准分幅）功能 可以自行开发新传感器模型 提供程序接口便于扩展 流程化操作方式（Workflow）
Data -> Information
Panchromatic 全色
Multispectral 多光谱
Hyperspectral 高光谱
Radar
雷达
Lidar
激光雷达
Thermal
热量数据
Terrain
地形数据
GPS
位置数据
Vector
矢量数据
三维可视分析 制图输出
Geodatabase GIS分析
4. 流程化图像处理工具——ENVI将众多主流的图 像处理过程集成到流程化（Workflow）图像处 理工具中，进一步提高了图像处理的效率。
5. 与ArcGIS的整合——从2007年开始，与ESRI公 司的全面合作,为遥感和GIS的一体化集成提供 了一个典型的解决方案。
ENVI支持下的遥感荒漠化地信息提取
ENVI支持下的遥感荒漠化地信息提取背景土地荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱半干旱和亚湿润干地区的土地退化。
及时准确地掌握土地荒漠化发生发展情况是有效防止和治理土地荒漠化的基本前提。
目前遥感技术在土地荒漠化监测中起到了不可替代的作用。
使用遥感影像数据可以提取土地荒漠化信息，通过遥感影像所表现的不同信息，可以判断土地荒漠化的发生与否以及发展程度等。
在进行土地荒漠化信息提取时，常用的方法有人工目视解译方法、监督分类方法、非监督分类方法、决策树分层分类方法、神经网络自动提取方法等。
在实际应用中，通常选择其中的一种或结合几种方法进行分类提取。
目前，一种比较新的方法是通过构造“植被指数(NDVI)——反照率(Albedo)特征空间”来进行荒漠化信息遥感提取。
荒漠化过程及其地表特性的变化能在Albedo-NDVI特征空间中得到明显直观的反映。
在Albedo-NDVI特征空间中，可以利用植被指数和地表反照率的组合信息，通过选择反映荒漠化程度的合理指数，就可以将不同荒漠化土地有效地加以区分，从而实现荒漠化时空分布与动态变化的定量监测与研究。
而这个问题的合理解决，实际上就是如何根据需要采用一定的综合指标来划分Albedo-NDVI特征空间。
根据Verstraete and Pinty的研究结论，如果在代表荒漠化变化趋势的垂直方向上划分Albedo-NDVI特征空间，可以将不同的荒漠化土地有效地区分开来。
而垂线方向在Albedo-NDVI特征空间的位置可以用特征空间中简单的二元线性多项式加以表达，即DDI=k*NDVI - Albedo，其中: DDI可称为荒漠化分级指数，k由特征空间中拟合的曲线斜率确定。
本文主要介绍在ENVI下实现Albedo-NDVI特征空间遥感荒漠化信息提取的操作流程。
2．处理流程介绍流程说明：（1）数据获取（2）数据预处理包括数据定标处理、大气校正、几何配准、研究区域的裁剪。
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“基础地质学”创新性实验遥感地质蚀变异常信息提取实验“基础地质学”国家级教学实验示范中心二〇二二年四月二十八日目录1实验目的 (3)2实验内容 (3)2.1熟悉遥感影像的辐射定标的方法与流程 (3)2.2掌握遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法 (3)2.3掌握ETM+遥感影像的Flaash大气校正、掩膜的应用方法 (3)2.4掌握ETM+遥感影像羟基和铁染异常信息提取的方法与流程 (3)2.5掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法。
(3)3实验要求 (3)4实验条件 (4)4.1软件平台：ENVI4.6、Surfer9 (4)4.2遥感数据源：金川地区Landsat7 ETM+遥感影像 (4)5实验原理 (4)5.1蚀变异常提取的地质依据 (4)5.2蚀变异常提取的物理依据 (4)5.2.1利用主成分分析方法提取矿化蚀变信息 (5)5.2.2铁染蚀变异常分析 (5)5.2.3含羟基类矿物和含CO32-矿物蚀变异常分析 (6)6实验步骤 (7)6.1金川地区ETM+遥感影像辐射定标 (7)6.2金川地区ETM+遥感影像不同波段的合成 (9)6.3定义金川地区ETM+遥感影像的地理坐标 (10)6.4对金川地区ETM+遥感影像的地理坐标进行投影转换 (12)6.5对金川地区ETM+遥感影像进行裁剪 (15)6.6对金川地区ETM+遥感影像进行FLAASH大气校正 (17)6.6.1数据转换 (17)6.6.2编辑头文件信息 (18)6.6.3进行FLAASH大气校正 (19)6.7简易去除ETM+遥感影像的干扰信息 (23)6.7.1建立ROI（感兴趣区） (23)6.7.2建立掩膜 (24)6.7.3应用掩膜 (25)6.7.4掩膜的反选 (27)6.7.5掩膜反选后的应用 (28)6.8主成分分析 (29)6.9提取蚀变异常信息 (32)6.10用Surfer软件修饰铁染蚀变异常信息 (34)6.11总结 (40)7课后练习及作业 (41)1 实验目的通过学习基于地学软件的矿化蚀变异常信息提取的流程，了解利用主成分分析方法提取矿化蚀变异常信息提取的原理，掌握ENVI4.6以及Surfer9软件的基本使用方法。
2 实验内容2.1 熟悉遥感影像的辐射定标的方法与流程通过学习遥感影像的辐射定标的方法与流程，掌握用ENVI软件进行辐射定标的具体操作，加深对遥感图像处理知识的理解。
2.2 掌握遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法通过学习遥感影像的波段合成、投影转换、影像裁剪的方法与流程，掌握用ENVI软件进行这些操作的具体步骤，加深对遥感图像处理知识的理解。
2.3 掌握ETM+遥感影像的Flaash大气校正、掩膜的应用方法通过学习ETM+遥感影像的Flaash大气校正，掩膜的建立与应用方法，熟练掌握ENVI软件进行这些操作的具体步骤，加深对大气校正知识的理解。
2.4 掌握ETM+遥感影像羟基和铁染异常信息提取的方法与流程通过学习利用主成分分析方法对ETM+遥感影像进行羟基和铁染异常信息提取的方法与流程，熟练掌握ENVI软件进行这些操作的具体步骤，加深对矿化蚀变信息提取知识的理解。
2.5 掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法。
通过学习使用ENVI软件提取ETM+遥感影像矿化蚀变信息与Surfer软件绘制矿化蚀变异常空间分布图，综合掌握ENVI与Surfer软件协同制图的方法，加深对所学知识的理解。
3 实验要求上课时，需认真听取实验老师的细致讲解；练习时，按照实验指导书的步骤，自己亲自动手使用ENVI4.6软件提取矿化蚀变异常信息；以及在Surfer软件中制作矿化蚀变异常信息空间分布图。
4 实验条件4.1 软件平台：ENVI4.6、Surfer9ENVI4.6软件为遥感图像处理软件，用于提取矿化蚀变异常信息；Surfer 9软件为一款以画三维图（等高线,image map, 3d surface）的软件，具有的强大插值功能和绘制图件能力，使它成为用来处理XYZ数据的首选软件，是地质工作者必备的专业成图软件。
4.2 遥感数据源：金川地区Landsat7 ETM+遥感影像Landsat7于1999年4月15日发射升空后，由于其优越的数据质量，以及与以前的Landsat系列卫星保持了在数据上的延续性，现在已成为中国遥感卫星地面站的主要产品之一，2003.5月出现故障退役。
5 实验原理5.1 蚀变异常提取的地质依据目前认为中等强度以上的蚀变带对于TM（ETM+）蚀变信息提取是十分有利的。
有时尽管有蚀变岩存在，但不一定有矿，然而围岩的剧烈而较大范围的蚀变常常与大矿及富矿石的生成互为隶属，大型特大型内生热液矿床一般均有强烈且较大范围的围岩蚀变，并且具有分带现象（如斑岩铜矿）。
这便是以找矿（首先是大矿、富矿）为最终目的蚀变遥感异常提取的地质依据。
5.2 蚀变异常提取的物理依据从Hunt G.RC（1978）和他领导的实验室的研究成果以及阎积惠等（1995）依据矿物反射波谱特征吸收谱带特点的定性分类研究中可以知道：主要造岩矿物在可见光——近红外光谱（0.35-0.25um）并不产生具有鉴定意义的反射谱带，其光谱特征主要由岩石中为数不多的次要矿物决定：一是含铁（Fe2+， Fe3+）基团产生，含铁矿物主要有角闪石、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、磁铁矿、黄钾铁矾等，他们在TMl、TM4波段有强的吸收带，若岩石中含多量的Fe3+，而含Fe2+较少，这类岩石的主要吸收谱带位于TM4和TM1波段，反射波长相当于TM3波段的电磁波。
若含大量的Fe2+、含Fe3+较少，则主要吸收谱带位于1波段，对于波长相当于TM2波段的电磁波有某种程度的反射。
二是含羟基（OH-）、水（H2O）或碳酸根（CO32-）基团产生，羟基的吸收谱带主要有二处：2.2um，2.3um，由于OH-在2. 2—2.3um附近存在强吸收谷（称为羟基谱带），使得TM7产生低值，TM5产生高值，含羟基矿物大多为次级蚀变矿物，如高岭土、叶腊石、云母类矿物、绿泥石、绿帘石等，水在1.4um和1.9um处有特征吸收带。
含碳酸根矿物主要有五个特征吸收谱带（1.9-2.55um），较强的两个在2.35um和2.55um波长处（称为碳酸根谱带），相对较弱的在1.9um，2.0um，2.16um三处。
5.2.1 利用主成分分析方法提取矿化蚀变信息遥感图像各波段间存有一定的相关性，为了减少相关性对分类的影响，常使用主分量分析法去相关。
主分量分析基于变量之间的相互关系，在信息总量守恒的前提下，利用线性变换的方法来实现去相关性。
由于所获各主分量之间不相关，故各主分量之间信息没有重复或冗余。
故主分量分析这一基本性质在蚀变异常信息提取中被充分利用并很有成效。
5.2.2 铁染蚀变异常分析针对各个波段波谱所反映的特征，选取TM1、TM3、TM4、TM5这4个波段作为组合波段做主成分分析。
这是因为铁氧化物的特征光谱信息集中在了TM1—4波段，在TM4和TM1波段有吸收峰，在TM3波段无特征吸收而呈高反射。
同时为了避免含羟基和碳酸根矿物的干扰，在选取波段组合时舍弃了TM7波段。
对TM1、TM3、TM4、TM5应用掩膜做主成分分析，统计分析如下：特征向量（Eigenvectors）从上表可以看出，PC1主要反映了TM3和TM5波段的信息；PC2主要反映了TM4波段的信息；PC3反映TM5波段的加信息和TM1波段的减信息；PC4反映了TM1波段的减信息和TM3波段的加信息。
根据铁染类蚀变矿物的波谱特征，包含这类蚀变信息的图像应该具有TM3与TM1或TM3与TM4具有相反的贡献值且绝对值较大，从而选择PC2分量，故PC4分量中暗色调部分表征了铁染信息。
5.2.3 含羟基类矿物和含CO32-矿物蚀变异常分析选取TM1、TM4、TM5、TM7这4个波段作为组合波段做主成分分析【4】。
这是因为粘土类矿物（含羟基矿物）和含CO32-矿物的特征光谱信息集中在TM5和TM7波段，在TM7波段为特征吸收带，在TM5相对高反射。
主成分变换的波段组合的选择也是以此为依据的，由于可见光波段对铁氧化物敏感，为了避免铁氧化物信息的干扰，故只选择了一个可见光波段参与运算。
对TM1、TM4、TM5、TM7应用掩膜做主成分分析，统计分析如下：特征向量（Eigenvectors）TM4波段的信息；PC3反映的是TM1波段的信息；PC4反映的是TM5和TM7波段的信息，且符号相反。
根据含羟基类矿物和含CO32-矿物的波谱特征，PC4图像中的高亮度信息就是表征含羟基类矿物和含CO32-矿物的蚀变异常信息。
6 实验步骤6.1 金川地区ETM+遥感影像辐射定标在ENVI 4.6软件中，单击菜单栏中的file——open image file工具，打开金川地区Landsat7 ETM+遥感影像中band1影像文件。
然后，单击菜单栏中的Basic Tools——preprocessing——Calibration Utilities——Landsat TM工具，为金川地区ETM+遥感影像中band1影像文件进行辐射定标，如图 6-1所示。
图 6-1打开辐射定标工具对话框在TM Calibration Input File弹窗下的Select Input File栏中选择Landsat 7的band1文件，然后单击OK，如图 6-2所示。
图 6-2 TM Calibration Input File对话框接来下，在TM Calibration Parameters弹窗中，单击Get Calibration Parameters from Web选项，如图 6-3所示。
图 6-3 TM Calibration Parameters对话框在TM Web Calibration Parameters弹窗中，选择Date/Path/Row/Band选项，根据金川地区Landsat7 ETM+遥感影像的头文件信息，依次填写下面红色标注处的信息，如图 6-4所示。
注意：每一景影像的信息都不一样，一定要根据头文件信息填写。
图 6-4 TM Web Calibration Parameters对话框填写完成后，在TM Calibration Parameters中依次填写下图红色标注部分的信息，如图6-5所示。
图 6-5 TM Calibration Parameters对话框单击OK，即完成了金川地区Landsat7 ETM+遥感影像中band1影像文件的辐射定标操作；接下来，依次对band2、band3、band4、band5、band7波段进行辐射定标操作。
6.2 金川地区ETM+遥感影像不同波段的合成首先，在ENVI 4.6软件中，单击菜单栏中的file——open image file工具，打开经过辐射定标的金川地区ETM+遥感影像的band1、band2、band3、band4、band5、band7数据文件，如图 6-6所示。