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遥感课程设计报告 AMSR-E 批量最大化裁剪（6-02）姓名：张鑫 X51714035 夏常伟 X51714029 专业： 2017 级测绘工程院系：资源与环境工程学院组别：第 6-02 组指导老师：吴鹏海

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组目录 1 任务概要 ................................................................................................................... 1 1.1 课程设计名称 ................................................................................................ 1 1.2 课程设计目的 ................................................................................................ 1 1.3 课程设计概述 ................................................................................................ 1 1.4 课程设计要求 ................................................................................................ 1 1.5 提交成果 ........................................................................................................ 2 2 工作流程 .................................................................................................................... 2 2.1 数据情况 ........................................................................................................ 2 2.2 实验流程 ........................................................................................................ 3 2.3 数据增强 ........................................................................................................ 3 2.4 图像裁剪 ........................................................................................................ 4 2.4.1 不同方式裁剪 ..................................................................................... 4 2.4.2 去除空值图像 ..................................................................................... 5 2.4.3 设置温度条件 ..................................................................................... 6 2.4.4 数据归一化 ......................................................................................... 6 2.4.5 图像输出保存 ..................................................................................... 6 2.5 查找共有数据集 ............................................................................................ 7 3 实验结果分析 ........................................................................................................... 8 3.1 程序设计特点 ................................................................................................ 8 3.2 结果分析 ........................................................................................................ 8 3.3 设计不足之处 ................................................................................................ 9 3.4 改进方法 ........................................................................................................ 9 4 体会与总结 ............................................................................................................... 9 5 附录 ........................................................................................................................... 9 5.1 图像旋转程序 ................................................................................................ 9 5.2 图像裁剪程序 .............................................................................................. 10 5.3 共有数据集查找程序 .................................................................................. 14

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组 1 任务概要 1.1 课程设计名称 AMSR-E 批量最大化裁剪 1.2 课程设计目的通过本次课程设计，加深学生对遥感图像处理知识的理解程度，提高学生遥感图像处理能力，进一步增强学生利用 Matlab、Python 等编程语言解决遥感图像处理的能力，以及锻炼学生的文档撰写能力。 1.3 课程设计概述本次课程设计利用教师提供的 3 景存在一定缺失区域的地表温度数据，数据日期连续，分别为 T1、T2、T3。针对所给数据，利用 Matlab、Python 等编程语言实现数据增强、不同方式裁剪、数据归一化处理、共有数据集寻找及统计等功能。 1.4 课程设计要求 1.数据增强：将原数据旋转一周，每次旋转 3 度，得到共计 120 景扩充后的数据。 2.四种不同裁剪方式的裁剪:（1）以左上角为起点；（2）以右上角为起点；（3）以左下角为起点；（4）以右下角为起点。裁剪要求：裁剪大小=24*24，步长=6。小块图像命名时前面加上日期名，并区分不同旋转度数和裁剪方式。要求得到的小块图像中不含任何空值且设置裁剪条件为温度值在 220~320 之间（去除异常值），对数据进行归一化到 0~1 之间，公式为（T-273.15+60）/130；每组得到三个日期的小块有效数据集。 3.找出每组得到三个日期的数据集的共有数据集（即交集），并统计四种不同裁剪方式得到的共有数据集的样本数量。 1

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组 1.5 提交成果 1.提交每组数据提供四种不同裁剪方式得到的三个日期的小块数据集，存放在四个子文件夹； 2.提交每组三个日期共有的数据集，存放在一个子文件夹；并统计四种不同方式各自共有数据集的数量； 3. 提交课程设计文档，源代码。 2 工作流程 2.1 数据情况本次实验使用数据为 2010 年 3 月 AMSR-E 地表温度数据，AMSR-E 是一种多频双偏振微波辐射计，它可以探测到地球表面和大气中微弱的微波辐射。可以探测到各种地球物理参数，包括水蒸气、云液态水、降水、海面温度、海面风速、海冰浓度、雪水量当量和土壤湿度。利用迄今为止最大的微波辐射计天线之一，以精细的空间分辨率进行全局连续观测。长期地球物理记录将在气候变化监测方面发挥重要作用，并将为了解包括水和能源循环在内的地球气候系统提供宝贵的资料。近实时产品将用于研究将卫星数据同化到天气预报模型中，并有助于提高预报精度。此次设计提供数据格式为.tif 格式的文件（如图 1 所示），相片每个像元均具有具体温度数，可根据温度情况对相片采集时的温度数据进行初步反演。图 2.1 原始数据 2

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组图 2.2 原始数据预览 2.2 实验流程本次课程设计利用 Matlab 软件首先对原始数据旋转一周，每次旋转 3 度，得到每日 120 景扩充后的数据，分别保存至三个文件夹。之后读取旋转后的图像数据，按照四种不同方式对旋转后图像进行裁剪，设置裁剪温度并对数据进行归一化，将裁剪后的非空图像按照四种裁剪方式分别输出保存至四个文件夹中。最后查找每组三个日期的共有数据，保存至共有数据集。具体流程如图 2.2 所示。图 2.3 工作流程图 2.3 数据增强利用 Matlab 编程实现，按每次 3°递增分别对三个日期数据进行 120 次旋转，获得共 360 张旋转图像，按日期存放至 3 个文件夹，每张图像以日期加旋转度数命名，如 20100318_3.tif。具体实验过程如下： 3

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组图 2.4 图像旋转将三个日期的图像旋转后分别输出保存至三个文件夹中，命名为 2010031*_ 角度格式，如下图所示：图 2.5 旋转后图像（部分） 2.4 图像裁剪 2.4.1 不同方式裁剪将旋转后图像按照四种不同裁剪方式裁剪:（1）以左上角为起点；（2）以右上角为起点；（3）以左下角为起点；（4）以右下角为起点。设置裁剪大小=24*24，步长=6。小块图像输出命名时前面加上日期名，并区分不同旋转度数和裁剪方式。如下图所示： 4

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组图 2.6 以左上角为起点裁剪图 2.7 以右上角为起点裁剪图 2.8 以左下角为起点裁剪图 2.9 以右下角为起点裁剪 2.4.2 去除空值图像图 2.10 去除空值图像 5

遥感课程设计报告-2017 级测绘工程-第 6-02 组 2.4.3 设置温度条件设置裁剪条件为温度值在 220~320 之间，实现过程如下：图 2.11 设置裁剪温度条件 2.4.4 数据归一化对数据进行归一化到 0~1 之间，公式为（T-273.15+60）/130：图 2.12 裁剪数据归一化 2.4.5 图像输出保存图 2.13 图像输出保存裁剪后共计获得 21765×4 张裁剪后的图像，输出保存后的图像如下图所示： 6

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