比较波段组合
首先，您将使用 Landsat 8 影像初步查看火灾后迹地。 了解研究区域后，您可以更改影像的波段组合以便更好地查看燃烧区域。 然后，可创建自定义组合来突出火灾后迹地。
打开工程
在开始分析之前，可下载含有任务原始数据的工程包并将其打开。
- 下载 Montana Fires 工程包。 如果出现提示，请将文件解压到可轻松记住的位置，例如 Documents 文件夹。
工程包中包含所有用于工程的地图、数据、文件夹及工具箱。
注：
开始下载前，根据 web 浏览器的不同，系统可能会提示您选择文件的位置。 大多数浏览器将默认下载到计算机的 Downloads 文件夹下，然后，您可以将包移动到所选位置。
根据您的设置，已下载的工程包可能会在 ArcGIS Pro 中自行打开。 否则，您现在需要将其打开。
- 启动 ArcGIS Pro。 如果收到系统提示，请使用您获得许可的 ArcGIS 组织帐户登录。
注：
如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户，请参阅软件访问权限选项。
打开 ArcGIS Pro 后，您可以选择创建新工程或打开已存在的工程。 如果您之前创建了一个工程，您将看到一个最近工程列表。
- 单击打开另一个工程（如果您之前已使用 ArcGIS Pro）或打开现有工程（如果您之前尚未使用 ArcGIS Pro）。
下一步，搜索已下载的工程。
- 在打开工程窗口中，浏览至下载 Montana_Fires 工程包的位置。 双击工程包以将其打开。
工程随即打开，并在内容窗格中显示两个图层。
2014.tif 和 2015.tif 图层为影像图层，且处于关闭状态。 该地图以蒙大拿州的冰川国家公园为中心，其面积超过一百万英亩。 世界地形图是用于此工程的底图。
增强影像
访问工程数据后，您需要查看并增强影像。 2014.tif 和 2015.tif 图层是两个 Landsat 8 影像图层，已剪裁至两场特定火灾的研究区域：Thompson 火灾和 Reynolds Creek 火灾。 两张影像拍摄于不同年份的 8 月。
- 在内容窗格中，选中 2014.tif 图层旁边的框以将其打开。 右键单击图层，然后单击 Zoom To Layer。
地图随即缩放至该图像位置。
图像很暗难以看清。 您可以调整亮度、对比度和 Gamma 以更好地查看图像。 亮度可决定图像是较亮还是较暗。 对比度可决定各个要素之间的可分辨程度。 Gamma 可决定影像检测光的方式与其实际发光方式之间的关系。 增加上述三项的值会提高图像的可见性。
- 如有必要，可在内容窗格中单击 2014.tif 图层以将其选中。
- 在功能区上，单击栅格图层选项卡。 在增强组中，将图层亮度增加到 20，图层对比度增加到 25，图层 Gamma 增加到 1.8。 按 Enter 键。
更改将立即在图像上更新。
现在可更细致地查看环境。 山地标记了山谷与湖泊。 某些山峰被冰雪覆盖，而其他山峰被云雾环绕。 因为该影像拍摄于 8 月，山脉中可能有冰川或终年积雪。 山地貌似还有丰富的植被。 植被类型和山脉的坡度对火灾有所影响，尤其是火势蔓延的速度。 这是该区域 2014 年 Reynolds Creek 和 Thompson 火灾发生前的样子。 接下来，您将查看 2015 影像。
- 在内容窗格中，取消选中 2014.tif 图层以将其关闭。 选中 2015.tif 图层以将其打开。
随即显示 2015.tif 影像。
2015 年图像的默认外观要比 2014 年清晰一些，但还是需要对亮度、对比度和 Gamma 进行一定的修正。
- 在内容窗格中，单击 2015.tif 图层以将其选中。
- 在栅格图层选项卡的增强组中，将图层亮度增加到 10，将图层对比度增加到 15，将图层 Gamma 增加到 1.5。
2015 年影像与 2014 年影像有两处明显区别。 首先，一大片灰云覆盖了图像的中南部。 这片云实际上是 Thompson 火灾的产生烟雾，影像拍摄时大火仍在燃烧。
其次，图像中北部湖泊的左上角有一道泛红的长条纹。 这道条纹是 Reynolds Creek 火灾留下的火灾后迹地，这场火灾在影像拍摄时已停止燃烧。
虽然两场火灾都可见，但其准确边界无法确定。 接下来，您将试验影像的各种波段组合，以找到最能突出火灾后迹地的组合。
查看各种波段组合
Landsat 影像可测量电磁光谱的波长范围，包括一些人眼不可见的波长。 这些范围叫做光谱波段。 波段将在下面的表格中进行介绍。
| 数字 | 名称 | 该波段的最佳显示 |
|---|---|---|
1 | 沿海气溶胶 | 浅水、粉尘颗粒 |
2 | 蓝色 | 深水、大气 |
3 | 绿色 | 植被 |
4 | 红色 | 人造物体、土壤、植被 |
5 | 近红外 | 海岸线、植被 |
6 | 短波红外 1 | 云层穿透度、土壤和植被湿度 |
7 | 短波红外 2 | 改善的云层穿透度、土壤和植被湿度 |
8 | 全色 | 黑白影像、更清晰的细节 |
9 | 卷云 | 卷云 |
10 | 热红外 1 | 热谱地图、预计土壤湿度 |
11 | 热红外 2 | 改善的热谱地图、预计土壤湿度 |
波段 2、3 和 4（蓝、绿和红）组成了人眼可见光的波段。 影像目前使用的“自然色”波段组合结合了三个波段来近似生成了人眼可见的影像。 接下来，更改波段组合来突出显示火灾并更好地查看其边界。
- 在内容窗格中，确认 2015.tif 图层处于选中状态。
图层名称下方为图像当前使用的波段：组成可见光的蓝色、绿色和红色波段。 红色和绿色波段突出显示了植被，这对于查看火灾很有帮助，因为未遭受火灾的茂密植被区域和植被已遭火灾摧毁的区域有着明显对比。 使用另一波段来突出显示植被，如近红外线（波段 5）可提高对比度。
- 在栅格图层选项卡的渲染组中，单击波段组合并选择彩色红外。
影像会变化来显示新的波段组合。
在内容窗格中，图层名称下方的波段也会变化，指示该影像组合了近红外、红色和绿色波段（3、4 和 5）。 由于近红外波段通常对人眼不可见，因此将通过红色通道来显示。 因此，将通过绿色和蓝色通道来显示红色和绿色波段。
注：
通过组合三个影像波段，并通过红色、绿色和蓝色通道显示这些波段而产生的图像称为 RGB 合成。 任何波段都可以用于三种 RGB 合成通道中的任意一种，这就是为什么可以通过绿色通道来显示红色波段的原因。 在图例中，符号的颜色和第一个单词将指示复合颜色（或通道），而第二个单词将指示所选波段。
作为一位影像分析师，您很快就会习惯以这些不同寻常的颜色组合来查看影像。
在地图上，植被将显示为红色。 两个火灾区域显示为暗棕色。 与原始图像相比，火灾显示更加清晰，尤其是湖北侧的 Reynolds Creek 火灾。 但是，Thompson 火灾仍在一定程度上被烟雾所遮挡。 接下来，尝试使用可穿透云层的短波红外线波段（6 和 7）的波段组合。
- 在栅格图层选项卡上，单击波段组合并选择陆地和水域交界面。
波段将进行更新，并且影像将发生变化。
在内容窗格中，图层下方的波段会同时更改为短波红外波段和近红外波段，表明该图像组合了波段 5、6 和 7。 该组合的主要目的是为了描绘陆地和水域，同时穿透霾雾（或是本案例中的烟雾）。 Thompson 火灾周围几乎看不到烟雾，令边界变得更加清晰。 但是，燃烧区域显示为橙色而其周边山坡显示为黄色。 这使得已蔓延至山脉中的 Reynolds Creek 火灾变得更加难以分辨。
- 再次单击 Band Combination 并选择Vegetation Analysis。
波段将进行更新，并且影像将发生变化。
该组合使用了红色、近红外和短波红外 1 波段（4、5、6）。 因此，将彩色红外组合的植被突出显示与陆地/水域交界面组合的霾雾穿透度结合起来。 虽然 Thompson 火灾周围的烟雾仍然可见，而 Reynolds Creek 火灾的一部分已混进山坡中，但这些问题已不像之前的组合那么严重。
如果霾雾能够再减少一点点，此图像就可能为数字化火灾后迹地提供最佳效果。 但是，其余默认波段组合都无法改善您所查看的三个图像。 要根据您的需要自定义影像，则需要创建自定义波段组合。
创建自定义波段组合
目前为止，您已使用预配置的波段组合。 接下来，需要选择您自己的波段来创建自定义波段组合，可通过进一步减少霾雾来改进“植被分析”波段组合。
- 在内容窗格中，定位 2015.tif 图层。
“植被分析”波段组合使用短波红外 1 波段来减少霾雾，并使用近红外和红色波段来突出显示植被。 从短波红外 1 波段切换至短波红外 2 波段可改善霾雾（或云层）穿透度。
- 右键单击 ShortWaveInfrared_1 波段并选择 ShortWaveInfrared_2。
注：
全色波段（波段 8）和两个热红外波段（波段 10 和 11）已从本教程包中提供的数据中移除，这就是它们未出现在波段列表中的原因。
波段自动变化的同时，地图上的图像也会随之变化。 地图上的差异很小，但您会看到火灾后迹地显示的清晰度略有提高。 下一步，用蓝色波段替换红色波段。
- 右键单击 Blue 颜色，然后选择 Blue。
地图上的图像发生轻微变化。 虽然霾雾仍可见，但已减少。
您现在对火灾后迹地的显示感到满意。 要想以后能轻松访问此波段组合，您可以将其保存为栅格图层选项卡中的默认组合。
- 在栅格图层选项卡中，单击波段组合并选择自定义。
随即显示自定义波段组合窗口。
- 对于 Red 颜色，选择 ShortWaveInfrared_2。 对于 Green 颜色，选择 NearInfrared。 对于 Blue 颜色，选择 Blue。 将自定义波段组合命名为 Burn Scar Analysis，然后单击 Add。
自定义波段组合将添加至波段组合下拉菜单，以便快速将其应用于其他影像（或者，再一次更改波段组合后可重新将其应用至此影像）。
注：
仅在启动新的 ArcGIS Pro 会话后，才能将自定义波段组合从列表中移除。
- 通过单击快速访问工具条上的保存按钮来保存工程。
您显示了冰川国家公园的两次火灾的影像，首先以自然色影像查看，然后使用其他更能突出显示燃烧区域的波段组合进行查看。 最后，您创建了专门用来突出显示火灾后迹地的自定义波段组合。 尽管该自定义组合更适合生成准确的火伤痕迹边界，但还需要对其进行一些目视解释以确定哪些区域已燃烧，哪些区域未燃烧。 接下来，您将使用名为燃烧指数的数学公式来量化计算燃烧面积，此公式可提供火灾肆虐区域的更准确测量。
计算燃烧指数
之前，您已查看了通过不同光谱波段组合的影像，对火灾后迹地进行了目测识别。 接下来，您将使用一个指数以量化形式来确定燃烧面积。 此指数称为归一化燃烧比率 (NBR)，其将利用数学方式对图像的近红外波段和短波红外 2 波段（分别为波段 5 与波段 7）进行比较，以确定火伤严重性。
您需要将 NBR 应用于 2014.tif 和 2015.tif 影像，然后计算这两个图像之间的差异以确定火前和火后的变化量。 结果将为以数学方式计算的火灾后迹地。
计算归一化燃烧比率
首先，您将计算 2014 年图像的 NBR。
- 如有必要，打开 Montana Fires 项目。
- 在内容窗格中，选择 2014.tif 图层。 在功能区中，单击影像选项卡，然后在工具组中，单击指数。
- 在指数窗格中，单击 NBR。
- 在 NBR 窗口中，对于近红外波段指数，选择 5 - Nearinfrared；对于短波红外波段指数，选择 7 - ShortWaveInfrared_2。 单击确定。
在内容窗格中，随即显示新图层 NBR_2014.tif。
接下来，您将计算 2015 年图像的 NBR。
- 在内容窗格中，选择 2015.tif 图层。 在功能区影像选项卡的工具组中，单击指数。
- 在指数窗格中，单击 NBR。
- 在 NBR 窗口中，对于近红外波段指数，选择 5 - Nearinfrared；对于短波红外波段指数，选择 7 - ShortWaveInfrared_2。 单击确定。
在内容窗格中，随即添加 NBR_2015.tif 图层。
确定 NBR 的更改
接下来，您将使用差异工具来计算两个图像之间 NBR 的变化。 在此过程中，您将标识 2014 年至 2015 年间 NBR 值显著增加的区域。 这些区域将对应于火灾后迹地。
您希望计算的差异为 NBR_2014.tif - NBR_2015.tif。 差异工具将按照在内容窗格中列出的顺序来获取栅格，因此您需要将 NBR_2014.tif 移至 NBR_2015.tif 上方。
- 在内容窗格中，单击 NBR_2014.tif 并将其拖动到 NBR_2015.tif 上方。 按住 Ctrl 键并单击 NBR_2014.tif 和 NBR_2015.tif 以同时将其选中。
确保首先选择 NBR_2014.tif，然后选择 NBR_2015.tif 以计算 NBR_2014.tif - NBR_2015.tif。 首先选择 NBR_2015.tif 会导致找到 NBR_2015.tif - NBR_2014.tif 之间的差异，由此提供不同的结果。
- 在功能区影像选项卡的工具组中，单击处理下方的箭头，然后选择差异。
随即将差异栅格 Difference_NBR_2014.tif_NBR_2015.tif 添加至地图。
火灾位置现在看起来几乎为纯白色，与周围的灰色和黑色区域形成明显对比。 仅存的其他白色区域为冰雪覆盖的山区，通常与火灾区域不相连。 您可以将图像符号化来增强对比。 但首先，您将更改图层的名称。
- 在内容窗格中，单击 Difference_NBR_2014.tif_NBR_2015.tif 以将其选中，然后再次单击该名称以对其进行重命名。 键入 change_nbr 并按 Enter 键。
- 单击 change_nbr 下方的色带以打开符号系统窗格。
change_nbr 的图层符号系统由色带而不是 RGB 合成确定，因为与其他 NBR 图层一样，该图层仅含有一个波段。
- 在符号系统窗格中，对于配色方案，展开下拉列表并选中显示名称。 然后，选择名为 Condition Number 的绿色到红色色带。
提示：
要查看配色方案的名称，可指向方案或选中配色方案菜单底部的显示名称框。
- 对于拉伸类型，选择标准差。
符号系统随即更新。
现在，两场火灾已经在地图中以亮红色明显地区分开来。
- 关闭符号系统窗格。
您不再需要原始 NBR 图层，因此可以将其移除。
- 在内容窗格中，右键单击 NBR_2014.tif 图层，然后选择移除。
- 移除 NBR_2015.tif 图层。
- 保存工程。
您现在拥有足够清晰的火灾范围图像，可以将其数字化为面要素，以便与蒙大拿州森林管理服务部的同事共享。 。
数字化火灾区域
在本部分中，您将先创建一个要素类，用于存储新面。 然后，您将使用编辑工具，沿两场火灾的大致边界绘制面要素。 最后，您将计算每个火灾后迹地的面积，以英亩为单位。
创建要素类
首先，您将创建一个要素类，然后使用编辑工具来追踪火灾后迹地轮廓。
- 在功能区上，单击视图选项卡，然后在窗口组中，选择目录窗格。
- 在目录窗格中，打开数据库文件夹。
该文件夹包含工程的默认地理数据库 montana_fires.gdb，您将在其中创建新要素类。
- 右键单击 montana_fires.gdb，指向新建，然后选择要素类。
地理处理窗格随即出现，其中显示创建要素类工具。
- 在创建要素类窗格的名称下，输入 Fires。 保留其他参数不变，然后单击完成。
随即创建新要素类，并将新的空 Fire 要素类添加至您的地图和内容窗格。 由于新要素类的默认符号系统具有实心填充，因此精确追踪地图要素将具有挑战性。 接下来，您将更新符号系统。
- 在内容窗格中，单击 Fires 的符号以打开符号系统窗格。
注：
图层的符号系统颜色将随机生成，可能与示例图像不同，但是不会影响分析结果。
随即显示符号系统窗格。 因为新要素类的默认符号系统具有实心填充，所以可能难以正确绘制您所追踪的地图要素周边的全部元素。
- 在符号系统窗格中的库选项卡上，选择第二个选项，黑色轮廓（2 磅）。
注：
可以将鼠标悬停在符号选项上以查看其全名。
配置要素类图层后，即可对其进行编辑。
绘制边界面
接下来，您将使用编辑工具来追踪 Reynolds 和 Thompson 火灾的边缘，从而对火灾后迹地进行数字化。
- 缩放至 Reynolds Creek 火灾。
- 单击功能区上的编辑选项卡。 在要素组中，单击创建。
创建要素窗格随即显示。 窗格中包含可创建要素的图层。
- 在创建要素窗格中，单击 Fires，然后单击面按钮。
当您在地图上移动时，指针将变为十字光标。
- 单击 Reynolds Creek 火灾区域边缘上的任何位置以开始绘制面要素。
如果您单击其他任意位置，将会放置另一折点。
提示：
要在添加折点的同时导航地图，请按住 C 键以切换至浏览工具，由此即可平移地图。 释放 C 键以返回到创建要素工具。
- 沿着火灾区域边缘添加折点。
注：
所添加的折点越多，要素就越精确。 由于您只是在做练习，不要担心所创建的要素不完美，只需适当精确即可。
- 完成折点的放置后，双击最终折点以完成创建要素。
注：
要修改折点位置，请单击编辑折点（位于编辑选项卡上的工具组中），然后修改折点的放置。 或者，在编辑选项卡的要素组中，单击删除即可删除整个要素并重新开始。
- 当对要素感到满意时，在编辑选项卡的管理编辑组中，单击保存。
- 在保存编辑窗口中，单击是以保存所有编辑。
接下来，您现在将数字化 Thompson 火灾区域。
- 按 Esc 键以返回到地图导航模式。
- 缩小并放大回 Thompson 火灾。
Thompson 火灾比 Reynolds Creek 火灾更大，所以要花费更长的时间来进行数字化。
- 如有必要，请单击编辑选项卡上的创建以打开创建要素窗格。
- 在创建要素窗格中，单击 Fires 下的面按钮。
- 数字化 Thompson 火灾。
- 当您对要素满意时，请保存编辑内容。
- 关闭创建要素和符号系统窗格。 在内容窗格中，右键单击 change_nbr 图层并选择缩放至图层以返回至影像的全图范围。
注：
如您刚才所做的那样，手动数字化要素在具有少量要素时效果很好。 在分析较大的区域时，您可能希望探索更多自动矢量化方法，例如栅格转面工具。
添加属性信息
您已为两场火灾创建了要素，但它们目前还没有属性信息。 可编辑属性表来识别每场火灾并计算出每场火灾的面积。
- 在内容窗格中，右键单击 Fires 图层并选择属性表。
属性表有两个属性，按照其数字化的顺序排序。 您最后创建的要素（Thompson 火灾）可能仍处于选中状态。
- 在属性表功能区上，单击清除所选内容按钮。
已计算出火灾的周长 (Shape_Length) 和面积 (Shape_Area)，但这些计算的单位均为平方米。 而面积的更标准计量单位是英亩。 您将创建一个新属性，并使用该信息对其进行填充。
- 单击属性表功能区上的添加字段按钮。
将打开“字段”视图，底部显示一个空字段。 您需要添加两个字段：一个为火灾名称，另一个为火灾面积。
- 对于新字段，将字段名更改为 Name。 双击数据类型单元格并选择文本。
- 在功能区字段选项卡的更改组中，单击保存。
注：
数字化火灾要素时如果有未保存的编辑内容，则无法将更改保存到属性表中。 如果无法保存，请在不保存的情况下关闭属性表，在编辑选项卡中保存要素的编辑内容，然后再一次添加新字段。
- 单击字段列表底部以添加另一个字段。
- 将新字段的名称更改为 Acres，并将数据类型更改为浮点型。
- 在功能区，单击保存。
- 关闭字段视图以返回至属性表。
字段目前为空。 可以直接编辑名称字段，但如果要计算面积，则需运行地理处理工具。
- 双击第一个要素的名称字段对其进行编辑。 输入 Reynolds Creek 并按 Enter 键。
- 将第二个要素的名称更改为 Thompson。
- 单击功能区上的编辑选项卡。 在管理编辑内容组中，单击保存。 在确认窗口中，选择是以保存所有编辑内容。
- 右键单击 Acres 字段标题并选择计算字段。
计算字段工具随即打开。 此工具可用来创建确定字段值的表达式。 Fires 要素类已有面积字段，但计量单位是平方米，而不是英亩。 一英亩等于 4,046.86 平方米，因此您可以使用此转换率来计算英亩数。
- 在表达式下的字段列中，双击 Shape_Area 将其添加到表达式框中。 单击除法运算符并在其后面键入 4046.86。
- 单击确定。
将计算英亩字段。 Reynolds Creek 火灾约为 4,400 英亩，而 Thompson 火灾约为 12,400 英亩。 您的值会与之有所出入，因为您的要素数字化的方式不同。
- 关闭 Fires 属性表。
- 保存工程。
您现在已拥有两场火灾的面要素，其中记录有名称和面积的属性信息。
共享结果
在本部分中，您需要将 Fires 要素类作为其他人可以访问的托管要素图层发布到 ArcGIS Online。
共享结果
您将使用共享为 Web 图层工具将 Fires 要素类共享至 ArcGIS Online。
- 在内容窗格中，右键单击 Fires 图层，指向共享并选择共享为 Web 图层。
随即显示共享为 web 图层窗格。 在共享图层之前，必须先输入元数据以使得可对图层进行搜索和分类。
- 在共享 Web 图层窗格中，输入以下内容：
- 对于名称，将现有文本替换为 Glacier_National_Park_Fires。 将您的名字或缩写添加至名称末尾，使文件名称唯一。
- 对于摘要，复制粘贴文本2015 年 8 月冰川国家公园 Reynolds Creek 火灾和 Thompson 火灾的周长定义。 由归一化燃烧比率定义的周长。
- 对于标签，输入火灾、Reynolds Creek、Thompson、冰川国家公园，然后按 Enter 键。
- 在共享对象中，选择共享至所有人或“您的组织”，取决于您想要展示 Web 图层的对象。
- 单击分析。
分析该图层以查找错误。 如果缺少元数据或数据有问题，将会分类并描述出错误以便修复。
可能会出现错误，指示字段 Shape_Length 不能用作显示字段，或在地图属性中禁用“允许向共享 web 图层分配唯一数字 ID”。
您将更新图层属性和地图属性设置以解决这些错误。
- 在内容窗格中，双击 Fires 图层，然后在图层属性窗口的侧面板中，单击显示。
- 对于显示字段，选择 Name。 单击确定。
- 在内容窗格中，双击地图。
- 在地图属性窗口的常规设置中，选中允许向共享 web 图层分配唯一数字 ID 旁边的框。 单击确定。
- 在共享为 Web 图层窗格中，单击分析。
错误已解决，并且分析器结果中没有进一步的错误。
- 单击发布。
该图层随即发布到 ArcGIS Online。
- 单击管理 web 图层以在 ArcGIS Online 中查看已发布的图层。
随即在浏览器窗口中显示 Glacier_National_Park_Fires 要素图层的项目页面。
- 如果出现提示，请登录并单击在 Map Viewer 中打开。
您已共享的包含数字化火灾边界的图层随即显示在地图中。
图层可以添加至任意数量的地图、符号化或共享。
在本教程中，您使用 Landsat 影像确定了两场火灾的范围。 首先，通过各种光谱波段组合查看影像来目测评估火灾位置。 然后，计算归一化燃烧比率来特别突出显示燃烧区域。 最后，将两场火灾数字化并共享至 ArcGIS Online。 在现实情景中，蒙大拿州林业和资源管理部门之后可将您的图层用于植被演替研究或该区域未来火灾应对规划。
您可以在影像和遥感简介页面上找到更多此类教程。
