典型光谱矿物识别

【ENVI入门系列】16.基本光谱分析

(2014-09-30 17:38:25)

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分类：ENVI

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杂谈

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目录

基本光谱分析

1.概述

2.详细操作步骤

2.1标准波谱库与浏览

2.2波谱库创建

2.3高光谱地物识别

2.3.1从标准波谱库选择端元进行地物识别

2.3.2自定义端元进行地物识别

1. 概述

光学遥感技术的发展经历了：全色（黑白）—>彩色摄影—>多光谱扫描成像—>高光谱遥感四个历程。

高光谱分辨率遥感（HyperspectralRemote Sensing）用很窄（小于10nm）而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米

(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱（Imaging Spectrometry）遥感。相比多光谱传感器，如Landsat8 OLI包括9个波段，光谱分辨率为106nm。

如下图为从多光谱和高光谱数据上获取的波谱曲线，更高波谱分辨率的图像可以用于识别物质，而相比多光谱图像，如TM只能用于区分物质。

图：从多光谱和高光谱数据上获取的波谱曲线对比

本课程学习ENVI的高光谱基本分析功能，包括波谱库的浏览与创建、基本的高光谱物质识别流程。

2. 详细操作步骤

2.1 标准波谱库与浏览

ENVI自带多种标准波谱库，包括建立在JPL波谱库基础上的，从0.4~2.5μm三种不同粒径160种"纯"矿物的波谱。美国USGS从0.4~2.5μm包括近500种典型的矿物和一些植被波谱。来自Johns Hopkins University（JHU）的波谱包含0.4~14μm。IGCP246波谱库有5部分组成，通过对26个优质样品用5个不同的波谱仪测量获得。植被波谱库由Chris Elvidge 提供，范围是0.4~2.5μm。ENVI 5.1波谱库中新增了2443种Aster的波谱文件，同时对应的波谱工具也有了很大的该进，用户可直观地看到每一种波谱库中的文件个数，以及更为方便的查看每一种波谱文件的波谱曲线。

ENVI的波谱库文件存放在HOME\ Program Files\Exelis\ENVI51\classic\spec_lib。

启动ENVI 5.1，主菜单> Display > Spectral Library View，在对话框中显示的就是ENVI自带的波谱库文件；

图：ENVI自带波谱库文件

（1）选择打开Veg_lib（99）中的几个植被波谱文件；

在vegetation波谱库中选择6种不同植被的波谱曲线，在下图可以看到起对应的波谱曲线，以及波谱文件的属性信息，包括常规信息和曲线信息。

图：不同植被波谱曲线

（2）波谱曲线显示窗口中的功能；

在波谱曲线窗口中可以看到4个部分的内容：

∙

导入文件（Import）

∙

图：导入数据方式

此功能可以导入两种格式的文件，包括ASCII及波谱库形式存在的文件。

∙

导出文件（Export）

∙

图：导出数据方式

导出波谱文件的格式可以分类4大类：

∙

常见数据格式——ASCII与波谱库文件；

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Image、PDF及Postscript输出格式；

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∙

复制波谱曲线；

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∙

直接打印曲线或在PowerPoint中展示；

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∙

选项工具（Options）

∙

图：选项功能

选项工具中有三个功能：

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打开新的Plot窗口——自由拖拽收集的地物波谱；

∙

∙

波谱曲线上显示十字丝——一直保持十字丝可见，显示波谱显现十字丝节点

含义；

∙

∙

添加波谱图例——不同颜色的波谱曲线代表什么样的地物，更直观方便；

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∙

波谱曲线X、Y轴代表含义

∙

X轴代表：

∙

Wavelength：（默认显示）影像波长；

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∙

Index：波段i，i代表影像具有i个波段；

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∙

Wavenumber: 波数，即1/wavelength ，波数与波长成反比关系，波长越

小，波数就越大。

∙

Y轴代表：

∙

Data Value：（默认显示）影像原始值；

∙

∙

包络线去除Continuum Removed：绘制数据与连续删除。连续的是，套在

光谱的顶部的凸包。它分为原始数据值，以产生连续取出的值。在连续使用中

的绘制曲线中所显示的第一和最后一个数据点计算的，所以只对已缩放的图

形，在连续的基础上所显示的数据来计算范围。

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∙

Binary Encoding：二进制编码，重新生成0与1的波频曲线。

∙

图：导出PNG格式的波谱曲线（3）波谱曲线属性显示窗口

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：同一窗口中显示多个地类的波谱曲线不予重叠显示；

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：恢复原始数值范围曲线显示；

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：点击此功能显示或者隐藏Plot Key与曲线属性；

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：移除选中的一个曲线数据；

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∙

：移除全部的曲线数据；

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：如果曲线节点有异常可以通过此工具进行编辑修订；

∙

2.2 波谱库创建