实验三遥感图像的几何校正

1、实验法三 遥感图像的几何校正一 实验目的通过实验操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。二 实验内容ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地理参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。1、图像几何校正的途径ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标 ，Image Geometric Correction 打开Set Geo-Correction Input

2、File对话框（图1）。ERDAS图标面板菜单条：MainData PreparationImage Geometric Correction打开Set Geo-Correction Input File对话框（图1）。图1 Set Geo-Correction Input File对话框在Set Geo-Correction Input File对话框（图1）中，需要确定校正图像，有两种选择情况：其一：首先确定来自视窗（From Viewer），然后选择显示图像视窗。其二：首先确定来自文件（From Image File），然后选择输入图像。2、图像几何校正的计算模型（Geometric C

3、orrection Model）ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下：表1 几何校正计算模型与功能模型功能Affine图像仿射变换（不做投影变换）Polynomial多项式变换（同时作投影变换）Reproject投影变换（转换调用多项式变换）Rubber Sheeting非线性变换、非均匀变换Camera航空影像正射校正LandsatLantsat卫星图像正射校正SpotSpot卫星图像正射校正其中，多项式变换（Polynomial）在卫星图像校正过程中应用较多，在调用多项式模型时，需要确定多项式的次方数（Order），通常整景图像选择3次方。次方数与所需要的最少控制点数是相关

4、的，最少控制点数计算公式为(（t+1）*(t+2)/2,式中t为次方数，即1次方最少需要3个控制点，2次方需要6个控制点，3次方需要10个控制点，依次类推。3、图像校正的具体过程第一步：显示图像文件（Display Image Files）首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下：（1） ERDAS图表面板菜单条：SessionTitle Viewers（2） 在Viewer1中打开需要校正的Landsat图像：nongdatu.img（3） 在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像

5、：nongdacankaotu.img第二步：启动几何校正模块（Geometric Correction Tool）（1） Viewer1菜单条：单击Raster Geometric Correction命令。（2） 打开Set Geometric Model对话框（图2）。（3） 选择多项式几何校正模型为Polynomial。（4） 单击OK按钮。（5） 同时打开Geo Correction Tools对话框（图3）和Polynomial Model Properties对话框（图4）。在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数：（1）定

6、义多项式次方（Polynomial Order）为3。（2）定义投影参数：（Projection）(图略)。（3）单击Apply按钮应用或单击Close按钮关闭。（4）打开GCP Tool Reference Setup 对话框（图5） 图2 Set Geometric Model对话框 图5 GCP Tool Reference Setup 对话框 图3 Geo Correction Tools对话框 图4 Polynomial Model Properties对话框第三步：启动控制点工具（Start GCP Tools）首先，在GCP Tool Referense Setup对话框（图5）

7、中选择采点模式： 选择视窗采点模式：Existing ViewerOK打开Viewer Selection Instructions指示器（图6）在显示作为地理参考图像nongdacankaotu.img的Viewer2中点击左键打开reference Map Information 提示框（图7）；OK此时，整个屏幕将自动变化为如图8所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。 图6 Viewer Selection Instructions 图7 reference Map Information提示框图8 控制点采点窗口第四步：采集地面控制点（Ground Control Po

8、int）GCP的具体采集过程：在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和繁重的工作，具体过程如下：1、在GCP工具对话框中单击Select GCP图标 ，进入GCP选择状态；2、在GCP数据表中，将输入GCP的颜色设置为比较明显的黄色。3、在Viewer1中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点作为输入GCP。4、在GCP工具对话框中，单击Create GCP图标 ，并在Viewer3中单击左键定点，GCP数据表将记录一个输入GCP，包括其编号、标识码、X坐标和Y坐标。5、在GCP对话框中，单击Select GCP图标，重新进入GCP选择状态。6、在GCP数据表中，将参考GCP的颜色设置

9、为比较明显的红色，7、在Viewer2中，移动关联方框位置，寻找对应的地物特征点，作为参考GCP。8、在GCP工具对话框中，单击Create GCP图标，并在Viewer 4中单击定点，系统将自动将参考点的坐标（X Reference、Y Reference）显示在GCP数据表中。9、在GCP工具对话框中，单击SelectGCP图标，重新进入GCP选择状态，并将光标移回到Viewer1中，准备采集另一个输入控制点。10、不断重复步骤1-9，采集若干控制点GCP，直到满足所选定的几何校正模型为止，而后，每采集一个Input GCP，系统就自动产生一个Ref.GCP，通过移动Ref.GCP可以优化

10、校正模型。采集GCP以后，GCP数据表如图9所示。图 9 GCP Tool 对话框与GCP数据表第五步：采集地面检查点（Ground Check Point）以上采集的 GCP的类型均为Control Point(控制点)，用于控制计算，建立转换模型及多项式方程。下面所要采集的GCP类型是Check Point(检查点)，用于检验所建立的转换方程的精度和实用性。如果控制点的误差比较小的话，也可以不采集地面检查点。（略）第六步：计算转换模型（Compute Transformation）在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模式(Compute Transformation)，所以，随着控

11、制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成。下面是转换模型的查阅过程：在Geo-Correction Tools对话框中，点击Display Model Properties 图标，打开Polynomial Model Properties（多项式模型参数）对话框（图10），可以查阅模型参数，并记录转换模型。图10 Polynomial Model Poperties对话框第七步：图像重采样（Resample the Image）重采样（Resample）过程就是依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程。原图像中所有删格数据层都要进行重采样。ERDAS IMAGE 提供了三种最常用的

12、重采样方法。Nearest Neighbor：邻近点插值法，将最邻近象元值直接赋予输出象元。Bilinear Interpolation：双线性插值法，用双线性方程和2×2窗口计算输出象元值。Cubic Convolution：立方卷积插值法，用三次方程和4×4窗口计算输出象元值。图像重采样过程：首先，在Geo-Correction Tools对话框中单击Image Resample 图标，打开 Resample（图像重采样）对话框（图2-11），在Image Resample对话框中，定义重采样参数。输出图像文件名（Output File）:resample.img。选择

13、重采样方法（Resample Method）:Nearest Neighbor。定义输出图像范围（Output Corners）：在ULX、ULY、LRX、LRY微调框中分别输入需要的数值。定义输出像元的大小（Output Cell Sizes）：X值30/Y值30.设置输出统计中忽略零值:即选中Ignore Zero in Stats复选框。设置重新计算输出默认值（Recalculate Output Defaults），设Skip Factor为10。单击OK按钮。图11 Resample 对话框第八步：保存几何校正模式（Save rectification Model）在Geo-Corr

14、ection Tools对话框中点击Exit按钮，退出几何校正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件（*.gms），以便下一次直接利用。第九步：检验校正结果（Verify rectification Result）基本方法：同时在两个窗口中打开两幅图像，一幅是校正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过窗口地理连接（Geo Link/Unlink）功能及查询光标(Inquire Cursor)功能进行目视定性检验。具体过程如下：打开两个平铺图像窗口在菜单条单击File/Open/Raster Option命令，选择图像文件。或在ERDAS图标面板单击Session/Tile Viewers命令，选择平铺窗口。建立窗口地理连接关系在Viewer1中右击，在快捷菜单中选择Geo Link/Unlink命令。在Viewer2中单击，建立与Viewer1的连接。通过查询光标进行检验在