實驗三遙感圖像的幾何校正

1、實驗法三 遙感圖像的幾何校正一 實驗目的通過實驗操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法和步驟，深刻理解遙感圖像幾何校正的意義。二 實驗內容ERDAS軟件中圖像預處理模塊下的圖像幾何校正。幾何校正就是將圖像數據投影到平面上，使其符合地圖投影系統(tǒng)的過程。而將地圖投影系統(tǒng)賦予圖像數據的過程，稱為地理參考（Geo-referencing）。由于所有地圖投影系統(tǒng)都遵循一定的地圖坐標系統(tǒng)，因此幾何校正的過程包含了地理參考過程。1、圖像幾何校正的途徑ERDAS圖標面板工具條：點擊DataPrep圖標 ，Image Geometric Correction 打開Set Geo-Correction Input

2、File對話框（圖1）。ERDAS圖標面板菜單條：MainData PreparationImage Geometric Correction打開Set Geo-Correction Input File對話框（圖1）。圖1 Set Geo-Correction Input File對話框在Set Geo-Correction Input File對話框（圖1）中，需要確定校正圖像，有兩種選擇情況：其一：首先確定來自視窗（From Viewer），然后選擇顯示圖像視窗。其二：首先確定來自文件（From Image File），然后選擇輸入圖像。2、圖像幾何校正的計算模型（Geometric C

3、orrection Model）ERDAS提供的圖像幾何校正模型有7種，具體功能如下：表1 幾何校正計算模型與功能模型功能Affine圖像仿射變換（不做投影變換）Polynomial多項式變換（同時作投影變換）Reproject投影變換（轉換調用多項式變換）Rubber Sheeting非線性變換、非均勻變換Camera航空影像正射校正LandsatLantsat衛(wèi)星圖像正射校正SpotSpot衛(wèi)星圖像正射校正其中，多項式變換（Polynomial）在衛(wèi)星圖像校正過程中應用較多，在調用多項式模型時，需要確定多項式的次方數（Order），通常整景圖像選擇3次方。次方數與所需要的最少控制點數是相關

4、的，最少控制點數計算公式為(（t+1）*(t+2)/2,式中t為次方數，即1次方最少需要3個控制點，2次方需要6個控制點，3次方需要10個控制點，依次類推。3、圖像校正的具體過程第一步：顯示圖像文件（Display Image Files）首先，在ERDAS圖標面板中點擊Viewer圖表兩次，打開兩個視窗（Viewer1/Viewer2），并將兩個視窗平鋪放置，操作過程如下：（1） ERDAS圖表面板菜單條：SessionTitle Viewers（2） 在Viewer1中打開需要校正的Landsat圖像：nongdatu.img（3） 在Viewer2中打開作為地理參考的校正過的SPOT圖像

5、：nongdacankaotu.img第二步：啟動幾何校正模塊（Geometric Correction Tool）（1） Viewer1菜單條：單擊Raster Geometric Correction命令。（2） 打開Set Geometric Model對話框（圖2）。（3） 選擇多項式幾何校正模型為Polynomial。（4） 單擊OK按鈕。（5） 同時打開Geo Correction Tools對話框（圖3）和Polynomial Model Properties對話框（圖4）。在Polynomial Model Properties對話框中，定義多項式模型參數以及投影參數：（1）定

6、義多項式次方（Polynomial Order）為3。（2）定義投影參數：（Projection）(圖略)。（3）單擊Apply按鈕應用或單擊Close按鈕關閉。（4）打開GCP Tool Reference Setup 對話框（圖5） 圖2 Set Geometric Model對話框 圖5 GCP Tool Reference Setup 對話框 圖3 Geo Correction Tools對話框 圖4 Polynomial Model Properties對話框第三步：啟動控制點工具（Start GCP Tools）首先，在GCP Tool Referense Setup對話框（圖5）

7、中選擇采點模式： 選擇視窗采點模式：Existing ViewerOK打開Viewer Selection Instructions指示器（圖6）在顯示作為地理參考圖像nongdacankaotu.img的Viewer2中點擊左鍵打開reference Map Information 提示框（圖7）；OK此時，整個屏幕將自動變化為如圖8所示的狀態(tài)，表明控制點工具被啟動，進入控制點采點狀態(tài)。 圖6 Viewer Selection Instructions 圖7 reference Map Information提示框圖8 控制點采點窗口第四步：采集地面控制點（Ground Control Po

8、int）GCP的具體采集過程：在圖像幾何校正過程中，采集控制點是一項非常重要和繁重的工作，具體過程如下：1、在GCP工具對話框中單擊Select GCP圖標 ，進入GCP選擇狀態(tài)；2、在GCP數據表中，將輸入GCP的顏色設置為比較明顯的黃色。3、在Viewer1中移動關聯(lián)方框位置，尋找明顯的地物特征點作為輸入GCP。4、在GCP工具對話框中，單擊Create GCP圖標 ，并在Viewer3中單擊左鍵定點，GCP數據表將記錄一個輸入GCP，包括其編號、標識碼、X坐標和Y坐標。5、在GCP對話框中，單擊Select GCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)。6、在GCP數據表中，將參考GCP的顏色設置

9、為比較明顯的紅色，7、在Viewer2中，移動關聯(lián)方框位置，尋找對應的地物特征點，作為參考GCP。8、在GCP工具對話框中，單擊Create GCP圖標，并在Viewer 4中單擊定點，系統(tǒng)將自動將參考點的坐標（X Reference、Y Reference）顯示在GCP數據表中。9、在GCP工具對話框中，單擊SelectGCP圖標，重新進入GCP選擇狀態(tài)，并將光標移回到Viewer1中，準備采集另一個輸入控制點。10、不斷重復步驟1-9，采集若干控制點GCP，直到滿足所選定的幾何校正模型為止，而后，每采集一個Input GCP，系統(tǒng)就自動產生一個Ref.GCP，通過移動Ref.GCP可以優(yōu)化

10、校正模型。采集GCP以后，GCP數據表如圖9所示。圖 9 GCP Tool 對話框與GCP數據表第五步：采集地面檢查點（Ground Check Point）以上采集的 GCP的類型均為Control Point(控制點)，用于控制計算，建立轉換模型及多項式方程。下面所要采集的GCP類型是Check Point(檢查點)，用于檢驗所建立的轉換方程的精度和實用性。如果控制點的誤差比較小的話，也可以不采集地面檢查點。（略）第六步：計算轉換模型（Compute Transformation）在控制點采集過程中，一般是設置為自動轉換計算模式(Compute Transformation)，所以，隨著控

11、制點采集過程的完成，轉換模型就自動計算生成。下面是轉換模型的查閱過程：在Geo-Correction Tools對話框中，點擊Display Model Properties 圖標，打開Polynomial Model Properties（多項式模型參數）對話框（圖10），可以查閱模型參數，并記錄轉換模型。圖10 Polynomial Model Poperties對話框第七步：圖像重采樣（Resample the Image）重采樣（Resample）過程就是依據未校正圖像的像元值，計算生成一幅校正圖像的過程。原圖像中所有刪格數據層都要進行重采樣。ERDAS IMAGE 提供了三種最常用的

12、重采樣方法。Nearest Neighbor：鄰近點插值法，將最鄰近象元值直接賦予輸出象元。Bilinear Interpolation：雙線性插值法，用雙線性方程和22窗口計算輸出象元值。Cubic Convolution：立方卷積插值法，用三次方程和44窗口計算輸出象元值。圖像重采樣過程：首先，在Geo-Correction Tools對話框中單擊Image Resample 圖標，打開 Resample（圖像重采樣）對話框（圖2-11），在Image Resample對話框中，定義重采樣參數。輸出圖像文件名（Output File）:resample.img。選擇重采樣方法（Resamp

13、le Method）:Nearest Neighbor。定義輸出圖像范圍（Output Corners）：在ULX、ULY、LRX、LRY微調框中分別輸入需要的數值。定義輸出像元的大小（Output Cell Sizes）：X值30/Y值30.設置輸出統(tǒng)計中忽略零值:即選中Ignore Zero in Stats復選框。設置重新計算輸出默認值（Recalculate Output Defaults），設Skip Factor為10。單擊OK按鈕。圖11 Resample 對話框第八步：保存幾何校正模式（Save rectification Model）在Geo-Correction Tools

14、對話框中點擊Exit按鈕，退出幾何校正過程，按照系統(tǒng)提示，選擇保存圖像幾何校正模式，并定義模式文件（*.gms），以便下一次直接利用。第九步：檢驗校正結果（Verify rectification Result）基本方法：同時在兩個窗口中打開兩幅圖像，一幅是校正以后的圖像，一幅是當時的參考圖像，通過窗口地理連接（Geo Link/Unlink）功能及查詢光標(Inquire Cursor)功能進行目視定性檢驗。具體過程如下：打開兩個平鋪圖像窗口在菜單條單擊File/Open/Raster Option命令，選擇圖像文件。或在ERDAS圖標面板單擊Session/Tile Viewers命令，選擇平鋪窗口。建立窗口地理連接關系在Viewer1中右擊，在快捷菜單中選擇Geo Link/Unlink命令。在Viewer2中單擊，建立與Viewer1的連接。通過查詢光標進行檢驗在V