cosi-corr的冰流制图

冰流制图文档

By 李腾，2014年10月23-26日

原始文件：2013年11月22日、29日ASAR影像两幅，ENVI格式。

 

图 1 原始文件

 

问题1：白色部分是海冰，目视感觉是往东北方向漂流的，但是最后结果与预期不完全符合

 

Section 1      Imcorr

Imcorr:在网上找到了相关技术教程文档。

（美国冰雪中心官方网站：http://nsidc.org/data/velmap/imcorr.html），这一份比较详细，内容与下载软件包中的README文档相似。

（Institute of marine and coastal science in Rutgers University New Jersey：http://marine.rutgers.edu/~lojanen/terascan/html/man1/imcorr.html）这一份模板匹配原理讲得比较清楚。

解压软件包之后发现，c的header与source文件内容基本看不懂。运行还需要Fortran编译器，我不会Fortran语言，破解的免费编译器也不多。我感觉比较麻烦，于是转战熟悉的ENVI环境。

 

 

Section 2   cosi-corr

Part 1、download and install

Caltech一群大牛在NSF的资助下基于IDL开发的ENVI插件，其官方网站（http://www.tectonics.caltech.edu/slip_history/spot_coseis/）提供了详尽的帮助支持与范例论文，甚至还有个专门的论坛（http://tecto.gps.caltech.edu/forum/index.php），不过里面的信息都很老了，没什么价值。在官网注册，他会把下载链接发送到注册时用的邮箱里面，点击下载即可。（默认下载最新版本，2014版与之前的安装步骤有较大差异！不知道 怎样下载老版本，知道的同学告诉我一下啊~）

 

图 2 COSI-corr注册下载页

 

 

解压后看到user’s guide的PDF文档，按照2.3步骤安装即可成功，值得注意的是2014版cosi-corr必须安装在win-64位系统环境下，在win-32也可以安装成功，但是某些核心的功能运行时会出现runtime error。似乎也不是64位就好用，就我所知export image to ArcMap这个功能在ENVI64位上面就不能用（好像ENVI 5.1有32位和64位两个版本，我自己笔记本和机房电脑分别安装了两个版本的ENVI）。

 

图 3 在win32平台下运行correlation的error

 

判断安装是否正确的一个标准就是点击about cosi-corr，如果出现一下弹窗则为正确：

 

图 4 安装正确的提示

 

User’s guide非常全面，论坛上还提供了sample-data，里面有两景spot影像和同一地区的DEM，用于正射校正等。另外，ENVI 5.0以后的版本要用classic模式。（强烈建议大家升级ENVI 4.7吧，感觉现在GIS软件都转向ARCGIS的模式，看看ERDAS最新版也变成窗口而不是原来的工具条）

 

图 5 安装成功后，菜单多出一个选项

 

Part 2 correlation

因为图像原来就是校正好的啦，直接打开correlator，填写pre、post image，注意前后关系。Correlator engine提供了两个选择，频率域（frequency）和统计域（statistic）。Guide上讲前者基于傅里叶变换，因此适用于高分辨率的光学遥感影像，但是对噪声敏感。后者结果更加粗燥，但是对噪声有较好的过滤效果。我试验了几次，感觉frequency效果较好。

 

图 6 correlation输入输出

 

点击option设置对比窗口大小、搜索步长等参数，我试验了两次觉得没啥变化。这里用默认参数。（我自己多次试验只是目视vector field质量判断，若有明确的检验指标，在设置window、step 、iteration、threshhold等参数时更加明确，我感觉这些参数对于后来的冰流趋势的展现还是至关重要的，只是我没有这方面的知识，只能瞎试。。。）

 

图 7 设置option参数（至关重要！）

 

点击ok运行得到29-22文件，三个波段E/W、N/S、SNR，分别代表东西、南北方向的位移量以及信噪比。SNR在0-1之间，用于衡量移动的概率，其值越大代表越有可能发生位移。这幅图做出来还是有很多麻麻点点的噪声，好像没有明显的位移规律啊？第一次处理雷达影像，不知道和光学影像差异这么大！

 

图 8 默认参数生成的对比图

 

 

利用replace value tools做一次滤波，把SNR值较低的部分滤掉。在《天山托木尔峰科其喀尔巴西冰川表面运动速度特征分析》一文中选择的SNR>=0.99，经试验不太适用于此处的海冰位移监测，这里选取阈值0.95，亦即SNR值小于0.95的像元E/W、S/N值将会被0替代。

Part 3 vector field

Tools àvector field，分别将SNR>=0.95滤波后的ENVI file导入，即会默认输出一副流图，箭头方向表示速度场（因为时相固定相隔7天，位移场=速度场）。感觉的确很混乱，在GUI中调试参数，直到能够较清晰的反应冰流的速度 。我最后给出length0.1d，window size30，step6的参数，感觉能够较好地反映最初目视海冰流动的特征。（还是原来的问题，我自己知识和经验都不足，不清楚什么才是真正的好图）

 

图 9 vector field参数调试前后

 

Part 4 ARCGIS cartography

将调试好的vector field文件保存为ENVI的矢量格式evf，再在ENVI重新打开vector窗口转为shp文件。保存时注意将源文件的MapInfo复制过来，否则shp就会缺失坐标系。

 

图 10 将vector field保存成矢量

将11-22原始栅格图像作为底图，打开evf转化为shp的文件，在ARCGIS环境下制图。

 

图 11 在ARCGIS环境下制图

 

最后的实验成果，只能叫“示意图”，因为过程中很多不确定参数都是我自以为是或者默认设置，成图上也没有花功夫整饰。但是海冰漂流的大体趋势还是展现出来了，原来vector图中箭头长短表示位移大小，这里我再按照长度划分了5个色阶。（当然这些表示的问题都不大，关键是前面参数的实验与设定）

 

 

分析：白色部分是南极大陆？那里的冰雪基本上没有变化。变化最剧烈的发生在图的中上部分，用深蓝色表示，总体的主流线是朝向东北方。同时，右上部分也有向中间汇流北上的趋势。左上部分也在加速崩解到海洋中飘向北方。中下部分靠近陆地，流动缓慢，方向也比较混乱，但是基本上顺从于中上部分的主流线。（关键在于：无法判断多大程度上是各种误差，还是确有的漂移）