ENVI中构建时空遥感数据集与时空分析

我们经常利用多时序卫星遥感影像分析一区域的一些特征变化，如城市扩展、植被变化、温度变化、动态云图、台风演变动图等。本文介绍在ENVI中构建时空遥感数据集，并利用波段播放工具、像素剖面工具等进行时空分析。如下为利用多时相多光谱影像生成的一个NDVI演变动画。

ENVI有两个工具使您能够构建可用于分析的时空文件：

Build Temporal Cube：构建一个多波段栅格文件，其中每个波段代表一个不同的日期/时间(时态立方体)。

Build Raster Series：将一系列图像构建到JSON文件中，并以增量方式查看图像(时序栅格)。

这两个工具看起来基本一样，其实还是有较大的区别。下面以多景Landsat数据为例，介绍几个工具的使用。应用于时序分析的遥感影像一般需要包括时间属性信息（acquisition time），一般ENVI中打开和处理的数据都具有这个属性信息，如果没有可通过以下方法手动添加：

（1）打开需要添加时间属性的数据。

（2）打开View Metadata，点击Edit Metadata打开元数据编辑器。

（3）左上角点击Add按钮添加Acquisition Time属性，选择相应的时间信息。

Build Temporal Cube工具

Build Temporal Cube工具要求输入的影像数据包括坐标信息，如果输入的为多光谱影像，则需要选择为每个输入的多光谱影像计算一种光谱指数，将计算的光谱指数生成时空立方体文件输出，如果输入的为单波段影像，则直接生成时空立方体文件输出。时空立方体文件实际上就是一个多波段栅格文件。

（1）打开多时相多光谱数据。

（2）在Toolbox中，打开/Spatiotemporal Analysis/Build Temporal Cube。在文件选择对话框中选择多时相多光谱数据，按住Shift或者Ctrl可以多选。

（3）在打开的Build Temporal Cube面板中，设置以下参数。

• Overlap Operation：重叠区处理方法，包括交集和并集。
• Spectral Index：选择一种光谱指数。当输入数据为多光谱影像时必须选择，工具会自动列出波段所支持的光谱指数。
• Date Format：生成的波段名称以时间命令，这里选择时间格式。

图：Build Temporal Cube面板

（4）选择输出文件名和路径，或者选择输出到虚拟栅格。

Build Raster Series工具

Build Raster Series工具就是将输入的多时相影像文件记录下来，生成一个.series 后缀、json格式的文本文件。对输入的多时相影像文件没有过多要求，可以是有坐标信息或者像素坐标。

（1）两种方式启动该工具：

• 从Toolbox中，选择Spatiotemporal Analysis > Build Raster Series。
• 从菜单中，选择File > New > Build Raster Series。

（2）打开的Build Raster Series面板，有以下几种方法添加数据：

• Add by Filename:从本地路径中选择多时相文件。 使用 Ctrl 或者Shift 键可以多选。
• Add Open Raster: 从打开的数据列表中选择文件。
• Add By Filter：从文件夹中批量选择文件。

注：可以增加其他.series文件进行编辑，点击 Import Series按钮。

（3）如果有输入的多时相影像有时间属性，勾选Order by Time会自动以时间排序，否则以输入文件先后排序。

（4）选择输出文件名和路径，点击OK生成时序文件。

图：Build Raster Series面板

Build Raster Series工具得到的时序文件对原始多时相影像没有做任何的修改，也就是组成时序文件的多时相影像可以是不同坐标信息、不同的范围等，如利用多时序动画来跟踪台风就不需要相同的空间范围。当如果需要对多时相影像规范到相同范围或者坐标下时候，以下工具可以对生成的时序文件做后处理：

Regrid Raster Series：可通过各种方式自定义输出时序文件，包括坐标类型、空间范围、像元大小等。

Regrid Raster Series by Index：通过时序文件中某一个文件定义输出时序文件。

Regrid Raster Series by Intersection：通过时序文件中各个文件的交集定义输出时序文件。

Regrid Raster Series by Union：通过时序文件中各个文件的并集定义输出时序文件。

时空分析

时空分析主要是利用Band Animation工具或者Series/Animation Manager，两个工具功能类似，可通过以下方式打开：

• 图层管理器中，某个图层右键选择Band Animation或者Display > Band Animation。
• Display > Series/Animation Manager或者File > Open As > Series。

图：Band Animation工具

下面以Build Temporal Cube工具生成的文件为例介绍该工具的使用。

（1）Build Temporal Cube工具生成的是一个多时相NDVI时空数据集，显示该文件。

（2）打开Band Animation工具后会在图层管理器中生成一个临时图层，在这个图层上右键Change Color Table，选择一种颜色进行渲染。

（3）利用工具栏中的Annotation可以添加一些注记，如文字、公里网、比例尺、颜色带等信息。

（4）在Band Animation工具上，点击按钮，选择Annotate->Band，可以添加波段名作为动态注记，这里的波段名即为成像时间。

（5）通过Band Animation工具上播放键可以动画方式播放各个波段。

（6）点击按钮，选择Save Video Animation，将动画保存为avi、gif、MP4等格式视频文件。

类似的方法可以对Build Raster Series工具得到的时序文件进行分析，得到一个真彩色播放动画。

图：真彩色播放动画