ENVI-IDL应用集锦.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：9.20M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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2010年9月

ENVI/IDL国内主要使用单位 ENVI/IDL 气象、大气科学应用国土、测绘系统云南省基础地理信息中心、陕西省国土资源厅信息中心、中国测绘科学研究院、深圳城市管理局、国家基础地理信息中心、浙江省国土资源厅信息中心、中国国土资源航空物探遥感中心、陕西省国土资源厅信息中心、北京市城市规划设计研究院、四川省-遥感信息测绘院、沈阳市勘察测绘研究院… 农林系统国家林业局、中国林业科学研究院、西北林业调查规划设计院、河南林业调查规划院、福建省林业科学院、中国农业科学研究院植物保护研究所、新疆农业大学草业与环境科学学院、湖南农业大学、河南农业大学、东北林业大学、四川农业大学、内蒙古农业大学、南京农业大学、扬州大学农学院、华中农业大学、北京市农林科学院、吉林省林业调查规划设计院、湖南省林业调查规划设计院、浙江省林业生态工程管理中心、华南农业大学林学院… 气象系统国家卫星气象中心、广西省气象减灾研究所、气象局兰州干旱气象研究所、国家气象中心、深圳市气象服务中心、国家气候中心、陕西省气象局农业遥感信息中心、武汉区域气候中心、云南省气象局、北京市气象局、广东省气象局、北京城市气象研究所、福建省气象科学研究所、西藏高原大气环境科学研究所、青海省气象科学研究所、重庆市气象局、甘肃省气象局、西北区域气候中心、河北气象科学研究所… 海洋系统国家海洋局第二海洋研究所、厦门市海洋与渔业局、国家卫星海洋应用中心、青岛海洋局一所、东海水产研究所、国家海洋信息中心、国家海洋环境监测中心、上海河口海岸科学研究中心、国家海洋环境监测中心、深圳市海洋与渔业环境监测站… 水利系统水利部珠江水利委员会、水利部长江水利委员会、长江科学院、水利部黄河水利委员会、南京水利科学研究院、新疆塔里木河流域管理局信息所、黄河勘测规划设计有限公司… 地震、地质系统中国地震局地质研究所、贵州师范大学中国南方喀斯特研究院、东北大学资源与土木工程学院地质系、新疆地矿局信息中心、中石油管道分公司管道科技研究中心、中石油勘探研究院测井所、核工业北京地质研究院、中国石油勘探开发研究院、西安煤航、核工业西南物理研究院、新疆地矿局信息中心、中国地震局地壳应力研究所、中国地震局地质研究所八室、中国地震局地震预测研究所、浙江省地质环境监测总站、煤炭科学研究总院唐山分院、中国冶金地质总局西北地质勘查院… 交通、环保系统北京市环保监测中心、人民大学环境学院、苏州科技学院环境科学与工程学院、大自然保护协会、成都信息工程学院环境工程系、交通部天津水运工程科学研究所、铁道部四院、山西省环保局、山西省环科院、环境保护部环境卫星中心筹备办公室… 各大院校临沂师范学院、北京工业职业技术学院、北京大学、首都师范大学、深圳大学、中国海洋大学海洋遥感研究所、南京师范大学、成都电子科技大学、山东交通学院、华东师范大学地理系、兰州大学、西南大学、中国地质大学（武汉）地空学院、广西大学、中国石油大学、河北科技大学、中国矿业大学、福州大学、厦门大学、扬州大学测试中心、河海大学计算机系、合肥工业大学资环院、三峡大学、泸州医学院、山东大学威海分校、西南大学、南京晓庄学院、北京工业大学、河南大学、桂林工学院、北京师范大学、清华大学、成都理工大学、上海大学、浙江工商大学、东北师范大学城市与环境科学学院、南京大学建筑学院、云南昭通师范高等专科学校、厦门理工学院、海南大学、西北民族大学、西北农林科技大学资源环境学院、北京航天航空大学、中国科技大学近代物理系、河南理工大学、石河子大学、长春空军航空大学、北京科技大学、广西师范大学、广州大学、苏州科技学院、西南大学、中国科技大学、上海海洋大学、南京林业大学、中国地质大学、北京林业大学、北京大学、哈尔滨工业大学、西南交通大学、同济大学、中国地质大学（武汉）信息工程学院、南京大学天文系、湖南农业大学生物科学技术学院、宁夏大学资源环境学院、北京大学地球与空间科学学院… 中科院中科院上海应用物理研究所、中科院遥感应用研究所、中科院广州地球化学研究所、国家天文台月球中心、中科院中国遥感卫星地面站、中科院研究生院、中科院高能物理研究所、中科院空间科学与应用研究中心、中科院对地观测与数字地球科学中心、中科院地理科学与资源研究所、上海应用物理研究所、中国科学技术信息研究所、中科院烟台海岸带可持续发展研究所、中国极地研究中心、中科院厦门城市环境研究所、中国科学院城市环境研究所（数字城市环境网络研究中心）、中科院植物所、中科院光电研究院应用中心… 其他星地通公司、深港产学研基地、GE (China) Research and Development Center Co., Ltd、GE Healthcare (China)、中冶连铸技术工程股份有限公司、北京滨松光子技术股份有限公司、上海亨途信息科技有限公司（SGI）、强生公司、东软飞利浦医疗设备系统有限公司、西门子医疗系统集团、资源卫星应用中心、民政部减灾办、通用电气医疗集团、天津中科遥感信息技术有限公司、二十一世纪空间技术应用股份有限公司… Esri 中国（北京）有限公司 138

目录目录 CONTENTS 前言 ............................................................................................................ 1 第一章第一章 ENVI/IDL气象、大气科学应用 ............................................ 2 1.1 国内外主要气象卫星介绍 ........................................................................................2 1.2 基于GLT的风云三号气象卫星几何校正 ...................................................................5 1.3 基于IDL的气象科学数据可视化 ...............................................................................8 1.4 利用ENVI/IDL支持EUMETSAT气象项目 .................................................................9 1.5 气象观测新视角——澳大利亚公司为亚洲提供天气预报软件 ................................10 1.6 暴风眼——IDL用于卫星影像分析追踪暴风轨迹 ...................................................12 第二章 ENVI/IDL数字城市、测绘应用 ...................................................... 14 2.1 高分辨率卫星影像 .................................................................................................14 2.2 高空间分辨率影像处理方案 ..................................................................................15 2.3 数字城市与测绘中遥感技术的应用 .......................................................................17 2.4 城市遥感动态监测管理系统 ..................................................................................18 第三章 ENVI/IDL国土利用、规划应用 ...................................................... 24 3.1 环北京土地利用动态监测与评价平台 ....................................................................24 3.2 基于ETM+数据的南京地区土地利用分类制图 .......................................................26 3.3 土地利用类型转换矩阵的计算 ...............................................................................34 第四章 ENVI/IDL海洋领域应用 ................................................................. 36 4.1 基于ENVI/IDL的海洋应用 ......................................................................................36 4.2 黄海海域浒苔暴发遥感动态监测 ...........................................................................38 4.3 ENVI帮助渔业生产 ................................................................................................42 4.4 IDL应用于NASA的SeaWIFS项目 ..........................................................................43 第五章 ENVI/IDL农林应用 ........................................................................ 45 5.1 ENVI/IDL在农业遥感中的技术框架 .......................................................................45 5.2 农作物调优栽培决策支持系统 ...............................................................................50 5.3 应用ENVI进行精准耕种 .........................................................................................53 5.4 ENVI帮助澳大利亚促进花生作物健康生长 ............................................................54 5.5 伍兹霍尔研究中心(WHRC)利用ENVI加强刚果北部森林保护 ................................54 5.6 ENVI/IDL应用调查森林砍伐量 ..............................................................................55 Esri 中国（北京）有限公司 I

目录第六章 ENVI/IDL环境、卫生应用.............................................................. 56 6.1 遥感技术在生态环境应用概述 ...............................................................................56 6.2 鄱阳湖湿地快速提取系统 ......................................................................................57 6.3 ENVI用于检测休斯顿的污染状况 ..........................................................................59 6.4美国农业部使用遥感和ENVI检测食物污染 .............................................................61 6.5萨克拉曼多San Joaquin山谷入侵物种管理 ............................................................61 6.6法国国家空间研究中心利用ENVI研究生态系统演变 ..............................................62 第七章 ENVI/IDL地质、矿产应用.............................................................. 64 7.1 遥感技术在地矿方面的应用 ..................................................................................64 7.2 遥感矿物蚀变信息提取方法及ENVI下实现 ............................................................71 7.3 ENVI在石油渗漏的探测中扮演重要角色 ...............................................................74 7.4 SpaDiS™ 软件帮助地质学家和采人员实现有效探测 ............................................74 7.5 澳大利亚Agar利用ENVI提高采矿业效益 ...............................................................76 7.6 ENVI光谱识别指导采矿管理者监测铜矿分布 ........................................................76 7.7 利用机载天然气释放激光雷达监测天然气泄漏 .....................................................78 第八章 ENVI/IDL水利领域应用 ................................................................. 79 8.1 遥感技术在水利中的应用探讨 ...............................................................................79 8.2 红水河流域下垫面信息提取与管理系统 ................................................................81 8.3 环境小卫星用于水质的监测 ..................................................................................84 8.4 数字地形和河流网络分析平台（RiverTools） .......................................................86 第九章 ENVI/IDL应急救灾应用 ................................................................. 88 9.1 遥感震害快速评估技术系统 ..................................................................................88 9.2 构造地震遥感热红外异常分析系统(TARA) ............................................................91 9.3 空间信息技术在交通抗震救灾中的综合应用 .........................................................93 9.4 科学家利用ENVI探测地震区破坏范围 ...................................................................97 第十章 ENVI/IDL航天领域应用 ................................................................. 99 10.1嫦娥一号干涉成像光谱数据处理分析系统 ............................................................99 10.2 ENVI /IDL辅助火星探测工作 .............................................................................103 10.3 IDL帮助研究外太阳星系中的类地行星 ..............................................................104 10.4使用伽利略数据用VEGA来创建虚拟仿真平台 ....................................................105 10.5 IDL帮助科学家了解太阳系的形成 .....................................................................107 第十一章 ENVI/IDL军事国防领域应用 .................................................... 109 11.1 ENVI用于伪装侦查 ............................................................................................109 11.2 IDL帮助探测未引爆的军事目标 .........................................................................111 11.3 利用ENVI/IDL处理网格天气数据改进民用和军事应用 ......................................111 II Esri 中国（北京）有限公司

目录第十二章 ENVI/IDL院校应用 ................................................................... 113 12.1 ENVI/IDL校园开发大赛 .....................................................................................113 12.2 ArcGIS&ENVI校园行 .........................................................................................114 12.3 2009ENVI/IDL开发大赛总结与展望 ..................................................................114 12.4 运用ENVI遥感图像处理软件支持本科遥感实践教学 .........................................118 12.5 印第安纳大学利用IDL和ENVI改进地质学研究 ..................................................121 12.6 ENVI用作南俄勒冈州大学遥感课程的实习软件 .................................................121 12.7 剑桥大学将IDL用于成形素细胞追踪 .................................................................122 第十三章 ENVI/IDL医学领域应用............................................................ 124 13.1 基于IDL的医学应用及案例 ................................................................................124 13.2 IDL心肌灌注速度评估 .......................................................................................128 13.3 核磁共振3D浏览器 ............................................................................................130 13.4 Eclipse公司利用IDL开发核子心脏病学成像系统 ..............................................131 第十四章 ENVI/IDL其他领域应用............................................................ 132 14.1 AIR公司利用ENVI测定保险索赔的准确性 .........................................................132 14.2 IDL帮助XEROX 薄膜晶体管制造实现突破 ........................................................132 14.3 LANL利用IDL分析中子散射数据 .......................................................................133 14.4 IDL帮助Los Alamos国家实验室实现复杂原子物理学数据的可视化 ..................135 Esri 中国（北京）有限公司 III

前言 ENVI/IDL 气象、大气科学应用前言从上个世纪六十年代E．L．Pruitt提出“遥感”这个词至今，遥感已经广泛地应用在军事国防、农业、林业、国土、海洋、测绘、气象、生态环境、水利、航天、地质、矿产等领域，它为人类提供了从多维和宏观角度去认识宇宙世界的新方法与新手段。1972年美国陆地卫星计划发射了第一颗对地观测卫星(LandSat)，开始了航天遥感技术发展和应用的新时期，人类认识地球的范围更加宽广。遥感影像日渐成为一种非常可靠、不可替代的空间数据源。 ENVI (The Environment for Visualizing Images)和IDL(Interactive Data Language)是美国 ITT VIS公司的旗舰产品。ENVI是一个完整的遥感图像处理平台，其软件处理技术覆盖了图像数据的输入/输出、定标、几何校正、正射校正、图像融合、镶嵌、裁剪、图像增强、图像解译、图像分类、基于知识的决策树分类、面向对象图像分类、动态监测、矢量处理、DEM提取及地形分析、雷达数据处理、制图、三维场景构建、与GIS的整合，提供了专业可靠的波谱分析工具和高光谱分析工具。ENVI软件可支持所有的UNIX系统，Mac OS X，Linux，以及PC 机的Windows 2000/XP/ Vista/7操作系统。ENVI可以快速、便捷、准确地从遥感影像中获得您所需的信息；它提供先进的，人性化的使用工具来方便用户读取、探测、准备、分析和共享影像中的信息。今天，众多的影像分析师和科学家选择ENVI来获得遥感影像中的信息。其应用领域包括：科研、环境保护、气象、石油矿产勘探、农业、林业、医学、国防&安全、地球科学、公用设施管理、遥感工程、水利、海洋，测绘勘察和城市与区域规划等。自2007年起，ITT VIS公司与著名的GIS厂商ESRI公司开展全面战略合作，共同提供遥感与GIS一体化解决方案，最新版本ENVI4.7已经成为与ArcGIS一体化集成的最佳遥感平台。 IDL是集科学数据分析、可视化表达和跨平台应用开发等功能为一体的第四代可视化计算机语言。它是面向矩阵的，完全支持对数组的直接操作，具有快速分析超大规模数据的能力，速度比传统语言如C、C++等有很大的提升。它包括了高级图像处理能力、交互式二维和三维图形技术、面向对象的编程、OpenGL硬件图形加速功能、集成的数学分析与统计软件包、完善的信号分析和图像处理功能、灵活的数据输入输出方式、跨平台的图形用户界面工具包、连接ODBC兼容数据库、支持远程服务器访问数据以及具有多种外部程序连接方式，它成为数据分析和可视化的首选工具。用户涵盖NASA、ESA、NOAA、Siemens、GE Medical、Army Corps of Engineers、MacDonald Dettwiler等知名研究机构和公司。广泛应用于：海洋科学、气象、遥感工程、医学、空间物理、地球科学、测试技术、信号处理、科研教育、天文学、商业等众多领域。在本集锦中，我们收录了国内外在各个行业有代表性的研究报告、解决方案和成功案例，从多个角度来说明ENVI/IDL所提供RS/GIS一体化集成的一系列解决方案，能很好地帮助您解决实际问题，创造实实在在的价值，这也是广大用户所期盼的。我们编辑这本应用集锦，目的是给大家一个交流沟通的桥梁，成为利用ENVI/IDL这个好工具实质性解决我们所面临各种问题和任务的一个抛砖引玉的帮手，也希望能有更多的专家及经验加入到我们的集锦中来，互相勉励，共同提高。 1 Esri 中国（北京）有限公司

ENVI/IDL 气象、大气科学应用第一章 ENVI/IDL气象、大气科学应用 1.1 国内外主要气象卫星介绍气象是遥感三大应用领域之一（陆地遥感、海洋遥感和气象遥感） NOAA AVHRR介绍美国NOAA极轨卫星从1970年12月第一颗发射以来，近40年连续发射了18颗，最新的 NOAA-19也将在2009年发射升空。NOAA卫星共经历了5代，目前使用较多的为第五代NOAA 卫星，包括NOAA-15—NOAA-18；作为备用的第四代星，包括NOAA-9—NOAA-14。以下为部分NOAA卫星的发射时间和基本轨道参数。 NOAA-11卫星发射时间1988年9月24号，正式运行日期1988年11月8日轨道高度：841公里，轨道倾角：98.9度，轨道周期：101.8分 NOAA-12卫星发射时间1991年5月14日，正式运行日期1991年9月17日轨道高度：804公里，轨道倾角：98.6度，轨道周期：101.1分 NOAA-14卫星发射时间1994年12月30号，正式运行日期1995年4月10日轨道高度：845公里，轨道倾角：99.1度，轨道周期：101.9分 NOAA-15卫星发射时间1998年5月13号，正式运行日期1998年12月15日轨道高度：808公里，轨道倾角：98.6度，轨道周期：101.2分 NOAA-16卫星发射时间2000年9月12号，正式运行日期2001年3月20日轨道高度：850公里，轨道倾角：98.9度，轨道周期：102.1分 NOAA-17卫星发射时间2002年6月24号，正式运行日期2002年10月15日轨道高度：811公里，轨道倾角：98.7度，轨道周期：101.2分 NOAA-18卫星发射时间2005年5月11号，正式运行日期2005年6月26日轨道高度：854公里，轨道倾角：未知，轨道周期：102分 NOAA-19卫星发射时间2009年2月6号，正式运行日期2009年月日轨道高度：852.2公里，轨道倾角：98.7，轨道周期：102.1分 NOAA是太阳同步极轨卫星，采用双星运行，同一地区每天可有四次过境机会。第五代（NOAA-15—19）传感器采用改进型甚高分辨率辐射仪（AVHRR/3），和先进TIROS业务垂直探测器（ATOVS），包括高分辨率红外辐射探测仪（HIRS-3）、先进的微波探测装置A型（AMSU-A）和先进的微波探测装置B型（AMSU-B）。其中AVHRR/3传感器包括5个波段，可见光红色波段、近红外波段、中红外波段和两个热红外波段，参数如表1.1。 AVHRR/3探测器扫描角为±55.4°，相当于探测地面2800km宽的带状区域，两条轨道可以覆盖我国大部分国土，三条轨道可完全覆盖我国全部国土。AVHRR的星下点分辨率为 Esri 中国（北京）有限公司 2

ENVI/IDL 气象、大气科学应用通道序号波长范围（μm） 1 2 3a* 3b* 4 5 0.58~0.68 0.725~1.00 1.58~1.64 3.55~3.93 10.30~11.30 11.50~12.50 注：*3a白天工作，3b夜间工作表1.1 AVHRR/3 波段信息主要用途白天图像、植被、冰雪、气候… 白天图像、植被、水/路边界、农业估产、土地利用调查… 白天图像、土壤湿度、云雪判识、干旱监测、云相区分… 下垫面高温点、夜间云图、森林火灾、火山活动昼夜图像、海表和地表温度、土壤湿度昼夜图像、海表和地表温度、土壤湿度 1.1km。由于扫描角大，图像边缘部分变形较大，实际上最有用的部分在±15°范围内（15° 处地面分辨率为1.5km），这个范围的成象周期为6天。 ENVI提供AVHRR相应的处理工具，包括地理坐标定位（Georeferencing）、辐射定标（Calibrating）和计算海面温度（SST），其他辅助工具包括查看头文件信息和建立几何校正文件（Geometry File），风云系列气象卫星目前风云系列卫星包括三个系列：风云一号是我国自行研制的第一代准极地太阳同步轨道气象卫星，也是我国第一颗传输型极轨遥感卫星。其主要任务是获取国内外大气、云、陆地、海洋资料，进行有关数据收集，用于天气预报、气候预测、自然灾害和全球环境监测等。卫星携带10个通道，可见光4个，近红外2个，中远红外2个，热红外2个，星下点分辨率1.1km，扫描宽度3000km。目前共发射了四颗，代号分别为：FY—1A、FY—1B、FY—1C和FY—1D，目前只有FY-1D在运行服务。风云二号是我国自行研制的第一颗地球静止轨道气象卫星，与极地轨道气象卫星相辅相成，构成我国气象卫星应用体系。风云二号卫星作用是获取白天可见光云图、昼夜红外云图和水气分布图，进行天气图传真广播，供国内外气象资料利用站接收利用，收集气象、水文和海洋等数据收集平台的气象监测数据，监测太阳活动和卫星所处轨道的空间环境，为卫星工程和空间环境科学研究提供监测数据，星下点分辨率1.25km（FY-2）风云三号风云三号（FY-3）气象卫星是我国的第二代极轨气象卫星，它是在FY-1气象卫星技术基础上的发展和提高，在功能和技术上向前跨进了一大步，具有质的变化，具体要求是解决三维大气探测，大幅度提高全球资料获取能力，进一步提高云区和地表特征遥感能力，从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。FY-3气象卫星的应用目的包括四个方面： 1、为中期数值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数。 2、研究全球变化包括气候变化规律,为气候预测提供各种气象及地球物理参数。 3、监测大范围自然灾害和地表生态环境。 4、为各种专业活动(航空、航海等)提供全球任一地区的气象信息，为军事气象保障服务。 FY-3的研制和生产分为二个批次，01批共两颗卫星，FY-3A已经于2008年5月7日成功发射。02批星的发射将在2010年以后，并对部份遥感仪器作增加、更换和性能改进，FY-3卫星系列将应用15年左右。FY-3卫星的主要技术指标为： 3 Esri 中国（北京）有限公司

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