专题五 基于ENVI的动态监测,Change Detection,1、动态监测概述,（1）图像直接比较法 图像直接比较法是对经过配准的两个时相遥感影像中像元值直接进行运算和变换处理，找出变化的区域。目前常用的光谱数据直接比较法包括图像差值法、图像比值法、植被指数比较法、主成分分析法、光谱特征变异法、假彩色合成法、波段替换法、变化矢量分析法、波段交叉相关分析以及混合检测法等。 （2）分类后比较法 分类后结果比较法是最为常见的方法，是将经过配准的两个时相遥感影像分别进行分类，然后比较分类结果得到变化检测信息。虽然该方法的精度依赖于分别分类时的精度和分类标准的一致性，但在实际应用中仍然非常有效，该方法的核心是基于分类基础上发现变化信息土地利用转移矩阵。,（3）直接分类法 结合了图像直接比较法和分类后结果比较法的思想，常见的方法有：多时相主成分分析后分类法、多时相组合后分类法等。 多时相主成分分析后分类法 当地物属性发生变化时，必将导致其在影像某几个波段上的值发生变化，所以只要找出两时相影像中对应波段值的差别并确定这些差别的范围，便可发现变化信息。在具体工作中将两时相的影像各波段组合成一个两倍于原影像波段数的新影像，并对该影像作PC变换。 由于变换结果前几个分量上集中了两个影像的主要信息，而后几个分量则反映出了两影像的差别信息，因此可以试着抽取后几个分量进行波段组合来发现变化信息。,2、动态检测关键技术 一、数据源的选择 由于动态检测需要多时相数据，数据源选择时候，除了考虑检测范围、检测精度外，重点还需要考虑物候和影像成像条件。物候和成像条件都会给变化信息带来很大的噪声，当然了，经过一些图像处理过程可以一定程度上减少这方面的噪声。,二、数据预处理 动态检测过程中，非常重要的两个预处理过程是影像配准和大气校正。 影像配准 影像的配准可以有单个文件的精确几何校正来保证，也可以有一个文件作为基准来配置另一个时相的文件。 相对大气校正（） 在多时相遥感图像中，除了地物的变化会引起图像中辐射值的变化外，不变的地物在不同时相图像中的辐射值也会有差异。辐射校正是消除非地物变化所造成的图像辐射值改变的有效方法。 按照校正后的结果可以分为2种，绝对辐射校正方法和相对辐射校正方法。绝对辐射校正方法是将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为真实地表反射率的方法，它需要获取影像过境时的地表测量数据，并考虑地形起伏等因素来校正大气和传感器的影响，因此这类方法一般都很复杂。 相对辐射校正是将一图像作为参考（或基准）图像，调整另一图像的DN值，使得两时相影像上同名的地物具有相同的DN值，这个过程也叫多时相遥感图像的光谱归一化。在动态检测中，相对大气校正用的还是比较多。,三、变化检测方法选择 地表变化信息可分为两种，一是转化(Conversion)，另一是改变(Modification)，前者是土地从一种土地覆盖类型向另一种类型的转化，如草地转变为农田、森林转变为牧场，后者是一种土地覆盖类型内部条件(结构和功能)的变化，如森林由密变疏或由一种树种组成变成另外一种组成的改变、植物群落生物量、生产力、物候现象变化。 所以我们在选用变换检测方法时候应考虑这点，比如做植被生物量的监测，就属于改变，如果选用分类后处理的方法就不管用了。 反过来基于图像直接比较法，不能够直接确定变化区域是属于何种变化类型，需要实地调查与图像对比等一系列步骤才能确定变化类型，这对于土地利用变化监测时候，则需要慎重考虑用此类方法。,四、变化信息提取方法的选择 有些变化检测方法得到的变化信息是单波段，如图像直接比较法，监督与非监督分类法作用就不是很大，可以考虑用影像分割和面向对象特征提取方法。而且图像直接比较法在确定是否变化时，往往需要确定一定的阈值，而阈值的确定则会直接影响变化信息提取的准确性，阈值的确定常见的如直方图法，样本挖掘法（C4.5算法）等。,基于ENVI的动态检测,Basic Tools compute difference Map(直接比较) Basic Tools change detection（分类后比较） Classificationchange detection Spectralchange detection ,基于ENVI的动态检测,一、图像直接比较法 ENVI中的图像直接比较法就是对两时相影像做差值或者比值运算，整合了一些预处理功能，如数据值归一化和单位的统一。下面以经过配准的两时相影像为例介绍这个功能的使用。 （1）单击主菜单-File-Open Image File，将两时相影像同时打开，并用Display Link功能查看变化区域。 （2）单击主菜单-Basic Tools-Change Detection-Compute Difference Map，分别选择前一时相影像一个波段和后一时相影像的一个波段。 （3）在Compute Difference Map Input Parameters面板中，可以选择计算方法（差值或者比值）、归一化（0-1）和单位统一，设置变化等级以及设置变化等级划分阈值。单击Define Class Thresholds按钮，可以对每一个变化范围进行划分，如图1所示。选择一个路径输出。,二、分类后比较法 ENVI中的分类后比较法是通过比较两时相影像分类结果，获得变化类型、面积、百分比等。下面介绍这个工具的使用。 （1）单击 主菜单-File-Open Image File，将两时相的分类图打开。 （2）单击 主菜单-Basic Tools-Change Detection-Change Detection Statistics，选择前后时相的分类图。 （3）在Define Equivalent Class面板中，如果两个时相的分类图命名规则一直，则会自动将两时相上的类别关联；否则需要在Initial State Class和Final State Class列表中手动选择相对应的类别，如图3所示，点击Ok按钮。,三、流程化图像处理工具动态监测 ENVI的流程图像处理工具中集成了动态监测功能，它集成了影像配准和变化信息发现过程等，下面介绍这个工具的使用。 （1）单击主菜单-Spectral-SPEAR Tools-Change Detection，打开流程化图像处理工具中的动态监测功能，分别将两时相影像文件输入，单击Next按钮。,图像直接比较法实验结果,分类后比较法实验结果,变化的水域示意图,