2011Esri开发竞赛ENVI/IDL组作品欣赏——“辽东湾海洋水质高光谱遥感监测系统”

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作者单位:南京大学 、 河海大学
小组成员:包颖、李姗姗、刘志辉
指导老师:田庆久
1 系统概述
本系统充分发挥高光谱数据“图谱合一”的优势,针对辽东湾水质高光谱遥感监测的实际需求,综合利用ENVI/IDL与ArcGIS Engine,并结合Hyperion影像及实测水质参数数据,从高光谱影像预处理、高光谱数据库管理分析、水质参数反演、到专题数据产品的生成这几个方面,建立了辽东湾海洋水质高光谱遥感监测平台,实现了针对高光谱数据海洋水质参数反演的业务化运行。
2 技术路线
本系统采用ENVI/IDL与ArcGIS Engine一体化集成开发的技术构建了辽东湾海洋水质高光谱遥感监测系统,系统架构如下图所示,分为高光谱影像预处理、高光谱数据库管理分析、水质参数估算、专题数据产品以及图层显示与操作五个功能模块,充分体现了高光谱水质反演的业务流程。
2.1 系统架构


图1 系统架构图
2.2系统流程
系统先对Hyperion数据进行一系列数据预处理,包括未定标波段去除、波段辐射定标、坏线修复、条纹去除、云去除、大气校正、几何校正等,得到研究区反射率影像,再结合野外采集的实测数据,分析得到水质参数的特征相应波段,建立水质参数反演模型,将模型应用于影像,专题图制作输出,系统流程设计如下:


图2 系统流程设计图
  • 地图工具

主要包含了矢量栅格数据加载,ENVI数据格式加载,放大,缩小,假彩显示等基本操作功能。所有工具菜单提供鼠标接近时的高亮以及提示。


图3 地图操作工具

  • 高光谱数据预处理

包括HyperionL1R HDF和L1G/L1T GeoTIFF数据集的读取,坏线修复,条纹去除,smile效应去除,大气校正等高光谱数据预处理过程。此外,还包含了水陆分离及影像拉伸两个功能。


图4 高光谱影像处理
  • 光谱数据管理与分析

该模块功能分为实测数据入库管理分析和影像像元光谱特征分析两部分。实测光谱数据部分由以下分析功能组成:数据输入、数据查询、数据修改以及数据分析;而影像像元光谱数据部分侧重于其光谱特征的分析以及同实测数据的相似度对比分析。通过这一部分入库实测光谱和影像像元光谱的特征波段分析,对实测光谱数据进行完善管理的同时得到相应的最佳像元和特征波段为进一步的水质参数定量反演提供依据。


图5光谱数据管理与分析
  • 水质参数模型计算

根据上一模块功能,对实测光谱数据进行包络线去除,波深计算等特征光谱分析,并与总悬浮物和chla进行相关分析,得到了反演SS和chla的特征波段,建立了悬浮物浓度和chla的光谱特征参数,并分别建立了估算模式。


图6 自定义模型
  • 产品制图

获取悬浮物和叶绿素a浓度的专题数据,并可以设置网格,图例,颜色等,以便最后生成标准可视化的专题图。


图7 专题图制作
3 系统亮点 系统使用多线程技术,这不仅让系统可以同时处理多个任务,还可在处理任务的时候,主程序不会卡死,以保证了系统的安全与稳定性。系统设计了自定义模型。用户只需要定义影像波段以及定义模型的公式,即可完成模型的输出,使系统具有良好的扩展能力。
文章来源:http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0100vmdi.html

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