Hướng dẫn thực hành viễn thám với ENVI phần 1

Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

TTVT -

ào t o cho các c quan DUS-B

15-17 tháng 1, 2008

ENVI Remote Sensing

(DUS-B Basic Training on ENVI Remote Sensing)

M c
H

ng d n th c hành vi n
thám v i ENVI

̈

̈

(Ph n I – Gi i thi u ENVI)
̈

TS. Tr n Hùng
T v n GeoVi t

www.geoviet.vn

M c đích: s d ng các Tools c a ENVI đ gi i các bài
toán v giám sát tài nguyên và môi tr ng
Cách ti p c n: k t h p nguyên lý VT + công c ENVI
+ ng d ng th c t
Ch ng trình:
Ph n 1: Gi i thi u ENVI: làm quen & ôn l i nguyên lý VT v i
ENVI
Ph n 2: Các k thu t x lý và phân tích d li u VT v i ENVI
Ph n 3: Khai thác thông tin t d li u VT v i ENVI và d án
m u

̈

̈
̈

ENVI Remote Sensing

N i dung ph n 1
•
•
•
•
•
•

ích & n i dung khóa h c

ENVI Remote Sensing

Quá trình vi n thám gi n l

Vi n thám và ph n m m ENVI
Các ch c n ng ENVI c b n,
Làm quen và th c hành các ch c n ng ENVI c b n
Cách t ch c và c u trúc d li u trong ENVI
M t s d li u vi n thám thông d ng và ENVI
Ôn l i nguyên lý vi n thám v i ENVI
•
•
•
•

c
c
c
c

tính
tính
tính
tính

A – Ngu n n ng l ng ho c
chi u sáng;
B – B c x và khí quy n
C – T ng tác v i v t th
nghiên c u
D – S thu / ch p n ng l ng
b i b c m (trên v tinh)

E – Truy n nh / tín hi u, thu
nh n t i tr m m t đ t và x lý
F – Gi i đoán và phân tích
G – ng d ng thông tin VT

ph c a d li u vi n thám
hình h c, không gian
c p đ xám
đa th i gian

ENVI Remote Sensing

Các b
Ti n
x lý
X lý
khai
thác
thông
tin

c x lý d li u VT

•
nh d ng c u trúc (formatting);
• Hi u ch nh nh (ch t l ng) – hi u ch nh c p đ
xám (lo i b nhi u, nh h ng c a khí quy n),
n n ch nh hình h c;
• T ng đ nét (s ) c a nh đ tr giúp cho vi c
gi i đoán (enhancement);

• Bi n đ i nh (transformation) g m c k t h p d
li u nhi u kênh đ t o m t nh m i;
• Phân lo i nh và các k thu t phân tích g m c
theo dõi bi n đ ng, tính toán & mô hình các ch
s môi tr ng, xác đ nh các đ i t ng đ c bi t …

c

ENVI Remote Sensing

Thi t b và ph n m m x lý nh VT
• Thi t b trong gi i đoán nh b ng m t: kính l p th ,
máy chi u quang h c, máy n n nh quang c , l i ô
vuông, thi t b s hoá, thi t b thu phóng b n đ &
máy tính v i các ph n m m chu n b nh s ;
• Các ph n m m thông d ng:
o
o
o
o

ENVI, ERDAS Imagine, ERMAPPER, PCI
IDRISI, EGOVISTA, OCAPI, PERICOLOR, INTERGRAPH ...
ILWIS www.itc.nl/ilwis< />GRASS (h ngu n m , free), SPRING, WinASEAN

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

1

Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

ENVI Remote Sensing

15-17 tháng 1, 2008

ENVI Remote Sensing

T ng quan ch c n ng ENVI

Ch c n ng chính c a ph n m m VT

(ENvironment forVisualizing Images)

̈

̈

̈

̈

B ph n m m x lý nh hoàn ch nh: d li u VT nh hàng
không và v tinh đen tr ng, đa ph , siêu ph và d li u Radar;
Môi tr ng thân thi n, nhi u ch c n ng d đ a thêm ý t ng
sáng t o ph c v vi c x lý và phân tích nh v i các kích c và
đ nh d ng khác nhau;
Hoàn thi n v i nhi u công c phân tích ph nâng cao và kh

n ng tích h p v i GIS – giao di n GUI thân thi n d s d ng;
ENVI có kh n ng m r ng đ đáp ng nh ng nhu c u c th
c a t ng nhóm ng d ng thông qua ngôn ng l p trình IDL.

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

Qu n lý file d li u – File Menu

i m m nh c a ENVI
Solutions for Visualizing and Analyzing Ge ospatial data
̈

Các ch c n ng t
̈
̈

̈

̈

̈
̈

̈

ng tác

Hi n th : GUI thân thi n …

Phân tích: real-time, theo mô-đun…

X lý nh k t h p cách ti p c n theo file nh (filebased) và theo kênh (band-based)
Kh n ng x lý và phân tích đa kênh / đa d li u
(GIS), d li u đa d ng và kích th c l n …
Th vi n thu t toán x lý nh hoàn ch nh
Kh n ng m r ng và đ a thêm nh ng mô-đun
phân tích … (users plug-in functions)

̈
̈
̈

M files: nh, vector, đ nh d ng khác…
c và s a thông tin nh – ENVI header file
L u nh d i các đ nh d ng thích h p…
nh d ng files:
̈
̈

̈

̈

M t s ch c n ng khác và đ t tham s c u hình tùy ý.

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

Qu n lý hi n th - Window menu
̈

D li u nh:
̈

̈

̈

Vector: hi n th d li u vector - *.evf / *.shp …
̈
̈

̈
̈
̈

Display Window: Hi n th hình nh cho t ng kênh (đen
tr ng) và t h p màu RGB và IHS
Available files list, Available bands list (danh sách kênh đã
m )
Vector Window,
Available vectors list

Ch c n ng hi n th t
̈

Các Menu trong c a s hi n th
menu bar)

̈

̈
̈
̈

th : Plots Window hi n th thông tin ph c a nh
K t n i các c a s hi n th
Thông tin hi n th (cursor value), t o hình nh chuy n
đ ng, hi n th hình nh v i m ng l i

ENVI xây d ng theo h th ng ASCII
nh d ng các nh v tinh thông d ng: Landsat, SPOT,
IKONOS, ASTER, MODIS, AVHRR, ENVISAT / MERIS,
DEMs, LIDAR…
nh d ng c a các ph n m m x lý nh khác và đ nh
d ng nh thông d ng

̈

ng tác

nh chính (display

Short-cut menu hi n th

Hi n th ch ng (overlays) các l p nh / b n đ …
T o chú gi i cho nh, khung, đ i màu, t o b n đ nh
i u ch nh hi n th m t cách t ng tác: t ng đ nét, l c
nh,…

Các ch c n ng phân tích t ng tác: t o mask, tính ch
s th ng kê nh, t o đ th (plots), ch ng l p h u phân
lo i…

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

2


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

ENVI Remote Sensing

Các công c c
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈

̈

ENVI Remote Sensing

Phân lo i nh – Classification menu

s (Basic Tools)

Công c c t nh, ghép nh, ghép l p…
T o vùng nghiên c u (ROI)
Các phép tính trên các kênh (band math)
Các phép tính theo đ c tính ph (spectral math)
T o mask
Th ng kê nh
Phân tích bi n đ ng
Các công c hi u ch nh b c x , m t s công c
thông d ng và đ c bi t…
…

̈
̈
̈
̈
̈
̈

Phân lo i có ki m đ nh
Phân lo i không ki m đ nh
Phân lo i theo nhánh cây (decision tree)
Ch n đ c tính ph cho Endmember
T o nh phân lo i t ROI
K thu t h u phân lo i

ENVI Remote Sensing

Bi n

ENVI Remote Sensing

i nh – Transformation menu

T ng đ nét nh
T o nh t s kênh
T o nh thành ph n chính (Principal Components)
T o nh theo lý thuy t nhi u (MNF rotation)
Bi n đ i t h p h màu
Ch s th c v t và phân tích Tasseled Cap
Các phép bi n đ i khác…

̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈

L c nh và công c x lý ph
̈

L c nh (filters)
̈
̈
̈

̈

L c theo thu t toán c a s tr t
L c theo t n s - chu i Fourier
L c thích nghi, theo texture ho c theo hình h c

Công c x lý thông tin ph (spectral tools)
̈

̈
̈

Th vi n ph (đ c tính ph n x c a các đ i t ng
b m t)
Các phép tính theo đ c tính ph (spectral math)
Các ch s theo thông tin ph khác …

ENVI Remote Sensing

Công c x lý b n
̈

̈
̈

̈
̈
̈
̈

ENVI Remote Sensing

nh

N n ch nh hình h c nh:
̈

15-17 tháng 1, 2008

Công c vector và
̈

N n ch nh t đ ng (theo các tham s v tinh),
N n nh v i nh và
N n nh v i b n đ n n

Ortho-rectification
Chuy n đ i h t a đ
GPS-link đ c d li u đ nh v …
Ghép nh (mosaicking), ghép l p (layers
stacking)

X lý vector (Vector Tools)
̈
̈
̈

̈

a hình

M đóng l p vector, ch ng lên l p nh…;
Biên t p l p vector;
Chuy n đ i raster sang vector và ng c l i

Công c đ a hình (Topographic Tools)
̈
̈
̈
̈

Mô hình hóa đ a hình
Chuy n đ i d li u đ a hình d ng vector
T o nh bóng…
T o hình nh 3 chi u

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

3


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

X lý hình nh Radar

Các ch c n ng c

c nh radar
Bi n đ i hình nh radar
Hi n th hình nh radar
Xác đ nh các giá tr phân c c c a radar
Các phép l c nh radar
Chuy n đ i đ phân gi i ph ng v
Các hàm c u trúc
T o l p nh màu
C u trúc cho nh radar

̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈

15-17 tháng 1, 2008

̈
̈
̈
̈
̈

̈
̈
̈
̈
̈

b n c a ENVI

M m t file d li u nh
Làm quen v i các hi n th nh
S d ng các phím ch c n ng c a chu t
Hi n th v trí con tr
Hi n th các đ th ph c a nh đa ph
T ng đ nét c a nh
Hi n th đ th phân b scatter plots
c 1 nh màu
Liên k t 2 c a s hi n th
Ch n nh ng vùng quan tâm / vùng chu n (ROI)

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

C u trúc, t ch c d li u trong ENVI
Th c hành các ch c n ng c
ENVI theo:

b nc a

̈

D li u nh vi n thám (ENVI image files)
̈
̈
̈

̈
̈
̈

Tài li u h ng d n s d ng
B d li u vi n thám m u
Bài t p

̈

D li u b n đ ho c ROI
̈
̈

̈

nh d ng raster: m i kênh là matrix c a nh ng con s
M i kênh ph 1 trên m t raster …
Cách t ch c nhi u kênh theo BSQ, BIP, BIL
nh d ng vector (*.evf)
Liên k t v i các đ nh d ng vector GIS

Thông tin đi kèm: header và các ENVI file formats
…

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

C u trúc Raster c a d li u vi n thám

1

Lines or
rows (i)

1
2

3
4

18

10

15

17
20

15

16

18

17

18

20
21

22

20

22

Brightness value
range
(typically 8 bit)

Columns ( j )
2
3
4

24

5

1

white

127

gray

Image data format

21
23

2
Bands

22
25

255

Associated
gray-scale

C u trúc s li u (format) c a nh a ph

3

(k )

4

0

X axis

black

Picture element (pixel) at location
Line 4, Column 4, in Band 1 has a
Brightness Value of 24, i.e., BV 4,4,1 = 24 .

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

4


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

ENVI Remote Sensing

15-17 tháng 1, 2008

ENVI Remote Sensing

Thông tin header, metadata

Thông tin header, metadata (ti p )

World Standard Format

Content of auxiliary data
Satellite : LANDSAT-5
Obs. Date : 1997/09/24
Path-Row : 112 -28
Processing Level : BK
Resampling Method : CC
Center Latitude : N45.982
Number Of Pixels : 6920

ENVI Remote Sensing

Thông tin b tr : ENVI File formats
̈

ENVI header format: *.hdr (g m thông tin c b n s
hàng, s c t, s kênh, s bit và các thông tin b tr )

̈

File
File
File
File
File
File
…

̈
̈

̈
̈
̈
̈

ch
ch
ch
ch
ch
ch

a
a
a
a
a
a

các đi m GCP đ n n nh: *.pts
hàm band math ho c spectral math: *.exp
template đ ghép nh: *.mos
thông s th ng kê d li u nh: *.sta
thông tin các h t a đ : map_proj.txt
các h s chu n b c x : *.cff

ENVI Remote Sensing

D li u vi n thám và ENVI
̈

̈

̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈

ENVI Remote Sensing

Sensor : TM
Orbital Direction : D
Cloud Coverage : 01
Map Projection : UTM
Logical Format : CEOS-BSQ
Center Longitude : E135.733
Number Of Lines : 5965

LANDSAT (15,30,90m / 7 kênh) - GeoTIFF, HDF, CEOS
SPOT (2.5,5,10,20m / 4 kênh) – SPOT, GeoSPOT, SPOT
vegetation
ASTER (15,30,90m / 14 kênh) – HDF-EOS,
IKONOS (1,4m / 4 kênh) – GeoTIFF, NITF
Quickbird (0.7,2.8m / 4 kênh) – GeoTIFF, NITF
MERIS (250m / 15 kênh) – MERIS level 1b và level 2
NOAA-AVHHR (1.1km / 5 kênh) – KLM/Level1b, SHARP
MODIS (0.25,0.5,1km / 36 kênh) – HDF_EOS…

D li u radar: RADARSAT, ERS, JERS files…
LIDAR, d li u siêu ph (hyper-spectral) …

ENVI Remote Sensing

c tính chung c a d li u v tinh

ENVI Remote Sensing Nguyê n lý vi n thám v i ENVI

• D li u v tinh ch y u d ng hình nh: đ c tính
hình h c & không gian – d ng t ng t & d ng s ;
• Nguyên lý s hoá (analog to digital): s chia m u &
l ng t hoá;
•
c tính / đ phân gi i v
o Ph b c x (spectral resolution);
o Không gian / hình h c (spatial resolution);
o
xám (radiometric resolution);
o Th i gian (temporal resolution).

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

5


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

15-17 tháng 1, 2008

ENVI Remote Sensing

Ph ph n x c a th c v t,
N−íc trong N−íc ®ôc

ENVI Remote Sensing

t và n

c

c tính ph b c x
Nguyên lý s li u đa kênh – nh đa ph

®é ph¶n x¹ (%)
80
60

n−íc s«ng trong
n−íc s«ng ®ôc
thùc vËt

2.08 - 2.35 μm

®Êt sÐt pha
®Êt bïn (musky)

1.55 - 1.75 μm

0.79 - 0.90 μm
0.63 - 0.69 μm
0.52 - 0.60 μm
0.45 - 0.52 μm

40
20
Thùc vËt

0
0.4

®Êt

0.8

1.2

1.6

2.0

B−íc sãng(μm)

2.4
T h p màu RGB

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

Nghiên c u

c tính hình h c / không gian

c tính ph v i ENVI

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u
̈
̈
̈
̈
̈
̈
̈

FOV, IFOV, relation between
swath & resolution

Thông tin gi i ph trong header file: nh p và ch nh s a
Tách chi t b c x ph
So sánh các ph b c x
L u gi thông tin ph và so sánh hai hình nh ph
T o đ th 2 chi u v phân b ph
Phân lo i hình nh ph
Th vi n ph cho các nhóm đ i t ng b m t

ENVI Remote Sensing

c tính hình h c / không gian

phân gi i không gian

ENVI Remote Sensing

Nghiên c u

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u
̈

ASTER (15m)
̈
̈

IKONOS (1m)

c tính không gian v i ENVI

MODIS (250m)

Thông tin đ phân gi i không gian trong header
file: nh p và ch nh s a
Thay đ i đ phân gi i c a t ng kênh, nh
X lý hình h c v i nh ng d li u nh v tinh có
các đ phân gi i hình h c khác nhau (ví d
ASTER, ETM+…):
̈
̈

Layer stacking
Data fusion…

©NASA

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

6


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

15-17 tháng 1, 2008

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

c tính hình h c / không gian
V trí đ a lý – h to đ (s đ

c gi i thi u sau

c tính c p

xám (radiometric)

ph n II)

Signal to noise ratio (SNR)

Input and output
characteristic curve

ENVI Remote Sensing

ENVI Remote Sensing

2-bit image versus 8-bit image

NC
c tính c p
xám (ti p

xám v i ENVI

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u
̈

the o)

̈
̈

0

c tính c p

88-bit
-bit

(0
(0--255)
255)

̈

99-bit
-bit
(0
(0--511)
511)

0

Thông tin c p đ xám trong header file
Thay đ i c p đ xám
So sánh nh n d ng chi ti t các đ i t ng
c p đ xám khác nhau
T o nh c t l p (Density Slicing)

các

10-bit
10
10-bit
(0
(0--1023)
1023)

0

ENVI Remote Sensing

c tính a th i gian c a d li u VT

ENVI Remote Sensing

c tính th i gian (time series)

(Chu k l p l i c a Landsat là 16 ngày; SPOTlà 27 ngày)

Remote
RemoteSensor
SensorData
DataAcquisition
Acquisition
June
June1,1,2001
2001

June
June17,
17,2002
2002

16
16days
days

July

July3,3,2003
2003

S li u chu i th i
gian MODIS NDVI
8/2001 – 4/2002
Vùng Bangkok

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

7


Khóa đào t o DUS-B:
Mô-đun 6: H ng d n th c hành vi n thám v i ENVI

ENVI Remote Sensing

NC

15-17 tháng 1, 2008

Intro to GIS

c tính th i gian v i ENVI

c tính th i gian trên ENVI có th đ c th hi n thông
qua nguyên lý qu n lý các l p d li u đa ph .

Tìm hi u d li u vi n thám trên ph n
m m ENVI:

Th c hành trên ENVI v i b d li u m u
̈
̈
̈

̈

T o nh đa th i gian – layer stacking
Thông tin th i gian trong header file: nh p và ch nh s a
T o l p đ th 2 chi u v bi n đ ng theo th i gian (time
series)
Phân lo i nh theo chu i th i gian (s đ c gi i thi u
ph n III)

̈
̈
̈

B d li u vi n thám m u
D li u h c viên t mang đ n
Trao đ i ki n th c, cách đ c tính c a nh và
các th c đ c, hi u nh chu n b cho các k
thu t x lý trong ph n II…

ENVI Remote Sensing

Xin c¸m ¬n !

T v n GeoVi t
“ hard bone ? ”

www.geoviet.vn

T: 0904348397

Công ty T v n GeoVi t (www.geoviet.vn)
6/17 Ngõ 139, Nguy n Ng c V , Hà N i

8