实验二十 遥感图像正射校正

一、实验目的

通过运用ENVI软件对灌阳地区QuickBird-2遥感影像作对倾斜改正和投影差改正，消除由于系统因素和地形引起的几何畸变，将影像重采样成正射影像，加深对遥感影像正射校正处理的理解，掌握其ENVI软件 *** 作要领。

二、实验内容

①无控制点（橡则前Orthorectify传感器类型）正射校正；②有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正；③有控制点和无控制点正射校正结果差异对比。

三、实验要求

①掌握无控制点的正射校正处理方法；②掌握有控制点的正射校正处理方法；③编写实验报告。

四、技术条件

①灌阳地区QuickBird遥感数据；②与灌阳地区QuickBird-2影像数据匹配的DEM数据；③灌阳地区地面控制点数据；④微型计算机；⑤ENVI软件；⑥ACDSee软件（ver.4.0以上）。

五、实验步骤

ENVI支持的正射校正包括两种模型：RPC有理多项式系数（Rational Polynomial Coeffciient）和严格轨道物理模型（Pushbroom Sensor）,ENVI也可以根据卫星数据提供的轨道参数，生成RPC文件进行正射校正（Map>Build RPCs）。

ENVI提供无控制点（Orthorectify传感器类型）和有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）两种正射校正方式。其中无控制点（Orthorectify传感器类型）正射校正方式校正精度取决于RPC文件的定位精度和DEM 数据的分辨率，而有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正方式校正精度梁清不仅取决于RPC文件的定位精度和DEM 数据的分辨率，还利用地面控制点参与正射校正提供了校正精度。具体 *** 作步骤如下。

1.无控制点（Orthorectify传感器类型）正射校正

（1）在ENVI主菜单中，选择“File>Open Exteranl File>QuickBird>GeoTIFF”，选择待校正的灌阳地区QuickBird影像。这里需要注意，当对SPOT5数据作正射校正时，选择数据格式时要选择DIMAP格式。

（2）在ENVI 主菜单中，选择“File>Open Image File”，打开灌阳地区DEM数据。

（3）选择传感器校正模型：在ENVI主菜单中，选择“Map>Orthorectifciation”，选择对应的传感器模型及校正方式，这里我们选择“QuickBird>Orthorectify QuickBird”，选择待校正灌阳地区QuickBird影像，点击【OK】按钮，将出现“Orthorectification Parameters”对话框（图20-1）。

图20-1 Orhtorectification参数设置对话框

（4）在“Orthorectification Paramcters”对话框中，需要设置以下参数。

◎图像重采样方法（Image Resampling）：Bilinear。

◎背景值（Background）: 0。

◎输入高程信息（Input Height）：有DEM 数据（DEM）和平均海拔（Fixed）两种方式。本次实验选择DEM 方式，点击【Select DEM File】按钮，选择打开的DEM数据。

◎DEM 重采样方法（DEM Resampling）: Bilinear,ENVI自动对DEM 进行重采样，生成与校正影像投影和分辨率一致的数据。

◎高程修正系数（Geoid offset）: DEM 的高程值是绝对高程（地面点到大地水准面的距离盯帆），用于正射校正的RPC高程是位势高度（Geopotential Height），这种高度之间相差不大，填写修正参数可以提高一定的正射校正精度。修正参数可以根据图像中心点的经纬度在网站http://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/GEOID STUFF/geoid99 promptl.prl中查询。

◎设置输出结果投影参数（Change Projection）：点击【Change Projection】按钮选择需要的投影方式。

◎输出像元大小（X Pixel Size、y Pixel Size）：输入像元大小值。

（5）选择输出路径及文件名，点击【OK】按钮完成正射校正。

2.有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正

（1）在ENVI主菜单中选择“File>Open External File>QuickBird>GeoTIFF”，选择待校正的灌阳地区QuickBird影像，并使之显示在“Display”中。这里需要注意，当对SPOT5数据作正射校正时，选择数据格式时要选择DlMAP格式。

（2）在ENVI主菜单中选择“File>Open Image File”，打开灌阳地区DEM数据。

（3）选择传感器校正模型。在ENVI主菜单中选择“Map>Orthorectification”，选择对应的传感器模型及校正方式，这里选择“QuickBird>Orthorectify QuickBird with Ground Control”，打开“Ground ControlPoints Selection”对话框（图20-2）。

图20-2 地面控制点选取对话框

（4）选择地面控制坐标的方法可参考本书实验十二中的实验 *** 作步骤。控制点的高程信息可以从DEM数据中读取。

系统根据GCP（3个以上）自动计算RMS Error值，注意这里RMS Error值是以像素为单位。

（5）选择完地面控制点后，在“Ground Control Points Selection”对话框中选择“Option>Orthorectify File”，在文件选择对话框中选择待校正的QuickBird影像，点击【OK】按钮，打开“Orthorectification Parameters”对话框（图20-1）。

（6）“Orthorectification Parameters”对话框参数设置方法同无控制点（Orthorectify传感器类型）的正射校正方法参数设置。

（7）选择输出路径及文件名，点击【OK】按钮完成正射校正。

3.有控制点和无控制点正射校正结果差异对比

完成上述 *** 作后，对灌阳地区QuickBird遥感影像作有控制点和无控制点正射校正，将有控制点校正和无控制点校正的结果分别在“Display”中显示，利用“Geographic Link”功能对比查看两个的结果差异，用WORD文档记录，取名为《有控制点和无控制点正射校正结果差异》，存入自己的工作文件夹。

六、实验报告

（1）简述实验过程。

（2）回答问题：①为何要进行遥感影像正射校正？②通过Geographic Link功能，对比有控制点和无控制点进行正射校正遥感影像的差异，以及进行正射校正和不进行正射校正遥感影像的差异，分析差异产生的原因。

实验报告格式见附录一。

[转] 在ERDAS LPS下生成DEM和正射影像步骤

转载自 晨曦

ASTER是一个由1999年发射的EO-1卫星所携带土地调绘传感器。ASTER有14个光谱通道，所覆盖的波谱范卖亮围从可见光到热红外（从技术的角度上讲，ASTER包括三个子系统：可见光近红外，短波红外，热红外）。其中可见光近红外子系统是由推帚式扫描仪获取，包括绿色通道，红色通道和近红外通道，其在天底方向的空间分辨率为15米。另外在后视点方向有一个通道——近红外通道。因此，该传感器可以由带配桥天底方向的近红外通道（Band 3n） 和后视方向的近红外通道（Band 3b）产生DEM。有了DEM就可以对近红外波段的影像进行正射纠正了。而ASTER大部分数据可以通过INTERNET免费获取。

数据处理：

接下来的程序是假定读者对ERDAS IMAGINE ADVANTAGE 和LPS已经有了实际的工作经验。而要是读者想充分利用Stereo Analyst 和 IMAGINE VeirtualGIS的功能，有过Stereo Analyst 和 IMAGINE VeirtualGIS的使用经验也是必要的。

接下来所要解释和介绍的是数据的处理过程，并引导你用ASTER数据处理来生成自己所需要的数据产品。

1、 处理。

1.1 Level 1A ASTER 数据

你可以通过Internet 从网站上http://eosdatainfo.gsfc.nasa.gov/eosdata/terra/aster/data access.html免费下载HDF-EOS的数据格式。查询ASTER的有关信息：http://asterweb.jpl.nasa.gov。

ASTER Level 1A 是原始数据，Level 1B是已经经过几何纠正过了，因此不能在LPS下使用。

1.2 3D 控制点（X，Y，Z） 。

理论上需要三个控制点就足够了，但是为了提高精度，为了检测中误差以及在最后执行空间三角测量的时候为了提高结果精度值的统计均值，每景影像经常选取10-30个控制点。

1.3 数据导入（把HDF格式转成IMG格式）

?Band 1

?Band 2

?Band 3n

?Band 3b

1.4 确定传感器的侧视角：侧视角可以从ASTER元数据中找到。

1.5 检查影像的bad line（没有影像信息的线条）：在ERDAS的Interpreter/Utilities下找到Replace Bad Line，用它来纠正影像中没有信息的线条。

1.6 每个波段按逆时针旋转90度：在ERDAS view 窗口中选择 Raster/Geometric Correction 选择的几何模型为Affined（仿射变换）。

选择旋转是为了影像能在Stereo Analyst 中恰当地显示，如果不需在Stereo Analyst中显示，则不必进行旋转变化。

旋转影像的时候不要改变影像的维数（旋转90度，只是行列号交换了一下罢了）。为了确保上述，在重采样输出的时候请选择下列的参数：

Band_3n

Band_3b

重采样的方法

最临近法

最临近蠢猛法

输出像元大小 X

1.0002

1.0001

输出像元大小 Y

1.0002

1.0002

行号

4100

5000

列号

4200

5400

当所有的影像都已经作了旋转后，打开每张影像的Image Info（ERDAS IMAGINE：Tools/Image Information），删除Map Model（Edit/Delete Map Model），这样影像就没有了参考影像，仍是原来的原始影像。因为Map Model会产生意想不到的负面影响，所以要把它删除。

2．执行空间三角测量，产生DEM和正射影像。

2.1 在LPS里建立一个新的block文件，选择的传感器的模型是“Generic Pushbroom”，导入Band 3n和Band 3b。

MODEL PARAMETERS

Polynomial Orders of Sensor Model

X

2

2

Y

2

2

Z

2

2

Omega

1

1

Phi

1

1

Kappa

2

2

2.3 定义像对的参数（选择Frame Editor /Frame Attributes）。

ASTER VNIR nadir

ASTER VNIR backward

Side Incidence (degrees)

见2.2

见2.2

Track Incidence (degrees)

0.0

-30.96

Ground Resolution (meters)

15

15.0

Sensor Line Along Axis

y

y

2.4 计算金字塔层（选择Edit/Compute Pyramid Layers）。

2.5 使用测量工具计算连接点。在每个重叠区域，人工测量两个连接点，以此作为初始值进行自动的连接点量测（选择Edit/Auto）。相关参数设定如下： Images Used

All Available

Initial Type

Tie points

Image Layer Used for Computation

1

Intended Number of Points per Image

200

Keep All Points

-disabled-

2.6 用点的测量工具测量地面控制点（GCPs）（选择Edit/Point Measurement）。在影像重叠区域（Stereo model）的角点上最少要选择4个控制点。然而另外如果有10到30个均匀分布的控制点会更好，这样就测量点的质量就得到了控制以便更易于检测错误的点。选控制点的时候应定位在交叉的十字路口，河口和湖边处。因为交叉路口易于识别而且此处在地图里边经常会提供高程值。

2.7 进行空间三角测量。为了能够得到好的测量结果，必须要保证点的量测没有错误。对于错误检测LPS提供了两个功能（选择Edit/Triangulation Properties）：Advanced Options：简单的粗误差检测（Simple Gross Error Check）；Process：Graphic Staus。

2.8 用LPS产生DEM。首先要保证空间三角测量能够顺利进行，因为这对接下来的处理很重要。不断重复的空三会导致原先定义好的DEM剔除区域的设置会丢失，因此强烈推荐要保存好用户自定义的参数设置并把剔除区域保存为AOI文件，区域剔除的高程值应该保存为一个文本文件。

2.9 用生成的DEM产生正射影像。应该选择天底方向的波段作为影像源。

2.10 基于天底方向的三个波段生成一幅自然色彩的正射影像（见2.1）。首先要把三个波段融在一起形成一个具有三个波段的彩色文件，保存。在ERDAS IMAGINE实现：Interpreter/Utilities/Layer Stack’（如果ASTER HDF-EOS直接导入，这一步可以省略）。通过Interpreter/Spectral Enhancement/Natural Color把红外影像转变成自然色彩。

然后在LPS里用自然色的影像替换先前b/w波段。通过LPS的Frame Editor的Attach按钮实现（Edit/Frame Editor/Sensor）。替换影像后，就可以用先前的方法产生正射影像。

2、 立体分析实现实物再现，用IMAGINE VirtualGIS显示三维动画。

3.1 为了在立体分析里实现实物再现，首先要载入先前LPS做好的立体像对，所以先前的空间三角测量必须要成功。使用的影像应该是ASTER b/w通道，波段3n’和波段3b’。不要使用彩色影像，因为对于后视方向上只有一个通道。

3.2 用IMAGINE VirtualGIS实现三维动画。在VGIS-Viewer载入DEM，然后载入正射影像，确定把所有的模型都倒入

这么专业的问题不要在百度找，去论坛或者谷歌。

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