2015Esri用户大会分享之：ENVI——先进的遥感影像分析开放式云平台

讲座人：金晓英（美国）

内容简介：ENVI遥感软件发展经历了桌面、开发、Web，到现在更加开放的云平台。本讲座Harris公司（ENVI原产商）的软件技术带头人金晓英博士主讲，介绍如何在开放式云平台环境中使用先进的遥感影像分析功能，以及开放式云遥感平台在一些场景中的应用。

讲座PPT下载：http://pan.baidu.com/s/1ntmxBC1

一、ENVI5.3——更新的ENVI专业遥感平台

ENVI5.3于2015年8月全球正式发布，主要有以下主题和新功能：

支持最新的数据格式和Esri平台

    支持最新的传感器哨兵2A、高分二号、Pleiades和SPOT的tiled NITF文件、Deimos-2、DubaiSat-2、SkySat-1/2、以及OGC GeoPackage矢量特征文件；支持输出所有栅格层到Geospatial PDF；支持操作系统Mac OS X Yosemite、Windows10；与ArcGIS10.3无缝集成。

持续添加先进的影像分析

    新增影像分析工具，光谱指数工具对多光谱或高光谱数据，提供66个通用的光谱指数，新增归一化泥指数和改进的水体指数，能根据元数据文件中的波长信息自动选取可计算的光谱指数，能突出材料之间的光谱差异，可广泛应用于矿物勘探和植被制图。Landsat8数据可以计算出36个光谱指数，哨兵2A数据可以计算出44个光谱指数。新增时空分析工具箱，可建立多时相文件，描绘时间序列曲线图，展现遥感时态变化，例如将作物生长期的图做时序分析，用于精准农业。

图 多时相的MODIS植被指数

         大气校正模块的快速大气校正算法增强，新增了掩膜和无效值（NoData/NaN/Infinity）的支持。

图 快速大气校正时使用云掩膜，像元光谱曲线结果更接近真实的光谱曲线

ENVI LiDAR集成

       ENVI中提供Lidar的功能，支持通过文件菜单或拖放输入LAS/LAZ文件、生成DEM和DSM、生成正射影像、产生曲线图、创建地形TIN、视域分析。以前的ENVI liDAR函数库现在集成到ENVI函数库中，调用更加简单、支持用户扩展、支持批处理、而且可以部署到企业级和云平台上。

图 从Lidar数据中获取地形信息

图 ENVI Lidar函数

        ENVI 特征提取模块升级成二维+三维，可进行二维的面向对象信息提取和三维点云特征提取（如建筑物、树和电力线的提取）。

ENVI摄影测量模块

       ENVI新增摄影测量模块，可以从立体像对生成合成三维点云，能利用现有的大量商业影像数据，在飞行收集LiDAR数据不可能或昂贵的情况下，提供生成点云和地形产品，可创建多个LAS文件，使ENVI的三维点云可视化及分析和地形产品无缝结合。支持主流商业高分辨率传感器：Wordview系列、QuickBird、GeoEye-1、IKONOS、Pleiades-1A、SPOT6、DPPDB、以及通用的RPC传感器模型。

图 从IKONOS立体像对中获取的乌拉圭首都的地形叠加光学数据的结果

图 IKONOS立体像对中得到的美国科罗拉多博尔德LiDAR点云图

丰富基于ENVI函数库（API）的二次开发

• 即时处理的虚拟栅格数据库

  提供虚拟栅格数据库，可即时处理，不需要保存到硬盘，可链式处理，并行化处理。包括辐射定标、大气校正、掩模处理、图像拉伸、图像锐化、图像子集、图像拼接、图像重新投影及定格、光谱指数、阈值处理等。

图 虚拟栅格数据库

• 先进的影像分析任务库ENVITasks
  • ENVTask是ENVI强大的影像分析的统一构架和核心部件
  • 能部署到企业级平台或工作站
  • 根据ENVTask统一构架的JSON模板动态创建参数界面和预览
  • ENVI 5.3提供了141个影像处理和分析的ENVI任务
  • 将来版本中将提供更多的ENVI任务
  • 提供软件构架支持用户定制任务
  • 丰富的影像分析库可供创建工作流程

       ENVI Task库新增无缝拼接、重投影、光谱库查询、对栅格影像掩膜和阈值处理任务。

图 Landsat无缝拼接西西里岛

• IDL-Python桥
  • 支持Python 2和 Python 3
  • 可互相调用所有IDL函数和Python函数
  • 可自动进行从IDL数组到numpy数组的转换

图 IDL Python

二、ENVI Services Engine架构及应用范例

      ENVI Services Engine可以将ENVI的功能部署在云端，通过开放式协议REST 和OGC访问，各种客户端可以使用ENVI强大的影像分析、可显示和分析多源数据包括多光谱和高光谱影像，雷达影像，高度数据，矢量，三维点云等。并且和ArcGIS Server也能一体化部署。

亚马逊云上部署了ESE应用范例，用户可以体验。

图 亚马逊上部署的ESE应用范例

三、先进的可扩展的遥感影像云平台

      ENVI通过已有的140多个并不断增加的ENVITasks提供桌面级，企业级和云端的强大的影像分析，用户可创建和定制自己的ENVITasks，可以使用已有的ENVI函数库创建自已的工作流程和ENVITask，也可以开发新的基于ENVITask构架的算法并部署到云端，统一的ENVITask构架还提供动态自动创建用户界面的功能，方便提供任务进程报告和取消。

扩展ENVI任务的例子——使用参考图像RPC正射校正

• 待解决的客户需求：
  • 提高RPC正射校正准确性需要地面控制点（GCPs）
  • 用户通常使用参考图像(例如DOM)来收集GCPs
  • 现存解决方案基于手动收集GCPs
  • 手动收集耗时，且很难保证精准度
• 解决方案：
  • 全自动的端到端的解决方案
  • 正射校正和图像配准一部到位
  • 自动生成GCPs，可选择手动调整GCPs并进行错误评估
  • 基于ENVITask的统一构架
  • 能部署到企业级平台或工作站

图 使用参考图像RPC正射校正面板

四、总结

  拥抱创新，ENVI——先进的遥感影像分析开放式云平台，为遥感与GIS一体化云平台提供了最佳解决方案。

图 遥感GIS一体化云平台解决方案