03.基于自帶定位信息的幾何校正

1、基于自帶的幾何校正：本涉及到的數(shù)據(jù)練習(xí)使用，用于商業(yè)用途。目錄基于自帶的幾何校正1概述2詳細(xì)操作步驟2MODIS 數(shù)據(jù)幾何校正2ASAR 數(shù)據(jù)幾何校正52.3 基于 GLT 方法的國產(chǎn)影像幾何校正8n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-51.概述圖像的幾何形變一般分為兩大類：系統(tǒng)性和非系統(tǒng)性。系統(tǒng)性幾何形變一般是由傳感器本身引起的，有規(guī)律可循、具有可性，可以用傳感器模型來校正，地面接收站已經(jīng)完成了這項(xiàng)工作；非系統(tǒng)性幾何形變是不規(guī)律的，引起它的緣由可以是傳感器本身的高度、姿勢等，也可以是地球曲率及空氣折射的變化、地形變化等。常說的幾何校正，就是要消除這些非系統(tǒng)性幾何形變。幾何校正，是利用地面

2、控制點(diǎn)和幾何校正數(shù)學(xué)模型來矯正非系統(tǒng)性產(chǎn)生的誤差，將圖像投影到平面上使其符合地圖投影系統(tǒng)的過程。由于校正過程中會將坐標(biāo)系統(tǒng)賦予圖像數(shù)據(jù)，所以此過程包括了地理編碼（geo-coding）。不同的數(shù)據(jù)需要使用不同的幾何校正方法，對于周期短、空間分辨率較低的數(shù)據(jù)，如 AVHRR、MODIS、SeaWiFS 等，地面控制點(diǎn)的選擇有相當(dāng)?shù)碾y度。這時，可以利用器自帶的地理定位文件進(jìn)行幾何校正，校正精度主要受地理定位文件的影響。傳感本課程分別以 MODIS 和 ASAR 數(shù)據(jù)為例，學(xué)習(xí) Georeference 工具的使用，以及以風(fēng)云三號影像為例，學(xué)習(xí)基于 GLT 方法的幾何校正。2.詳細(xì)操作步驟2.1MO

3、DIS 數(shù)據(jù)幾何校正下面以 MODIS Level 1B 級數(shù)據(jù)為例學(xué)習(xí)利用自帶幾何定位文件進(jìn)行幾何校正，數(shù)據(jù)在“ 03.基于自帶的幾何校正數(shù)據(jù)1-Modis”中，具體操作如下：第一步：打開數(shù)據(jù)文件選 擇 主 菜 單MODIS， 選 擇 文 件FileOpenASEOSMOD021KM.A2013185.0245.005.2013185094144.hdf 打開，這個是 1000 米分辨率的數(shù)據(jù)（1KM）。注：1、MODIS 數(shù)據(jù)是以 HDF 格式保存，HDF（Hierarchical Data Format）的全稱為層次是文件格式，HDF 文件格式是一種具有自我描述性、可擴(kuò)展性、自我組織性的

4、可用于絕大多數(shù)科學(xué)的形式。2、ENVI 支持MODIS Level1B、2、3、或者4 數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品 MOD02MOD44 以及n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5MYD02MYD44。ENVI 自動的提取相關(guān)的數(shù)據(jù)集，包括地理參考信息，數(shù)據(jù)質(zhì)量波段等信息，并自動將 MODIS數(shù)據(jù)定標(biāo)為兩部分?jǐn)?shù)據(jù)大氣表觀反射率（Reflectance）、發(fā)射率（Emissive）和輻射率（Radiance）。圖2.1打開 MODIS L1B 數(shù)據(jù)后 Data Manager 面板第二步：選擇校正模型在 Toolbox 中，打開 Geometric Correction /Georeference b

5、y Sensor/ Georeference MODIS，在 Input MODIS File框中選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)集，可在右邊列表中查看文件信息。這里選擇大氣表觀反射率數(shù)據(jù)（Reflectance），單擊 OK 進(jìn)入下一步 Georeference MODIS Parameters框。圖2.2框Input MODIS File第三步：設(shè)置輸出參數(shù)n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5（1） 在 Georeference MODIS Parameters 面板中，設(shè)置輸出坐標(biāo)系。這里設(shè)置 UTM/WGS84坐標(biāo)系。（2） 在 Number Warp Pos: X and Y fields 中

6、，鍵入 X、Y 方向校正點(diǎn)的數(shù)量。在 X 方向的校正點(diǎn)數(shù)量應(yīng)該小于等于 51 個，在 Y 方向的校正點(diǎn)數(shù)量應(yīng)該小于等于行數(shù)。注：Georeference 工具主要如這里的 50 x50 個控制點(diǎn)。是利用數(shù)據(jù)中提供的數(shù)據(jù)自動生成一系列的控制點(diǎn)，（3）（4）可以將校正點(diǎn)導(dǎo)出成控制點(diǎn)文件（.pts），這里不輸出。Perform Bow Tie Correction 選項(xiàng)是用來消除 MODIS 的“蝴蝶效應(yīng)”的，默認(rèn)是選擇Yes。單擊 OK 進(jìn)入校正參數(shù)面板（Registration Parameters）。（5）圖2.3Georeference MODIS Parameters 面板在 Regist

7、ration Parameters 面板中，系統(tǒng)自動計算起始點(diǎn)的坐標(biāo)值、像元大小、圖像行列數(shù)據(jù)，可以根據(jù)要求更改。Background 值設(shè)置 0，選擇路徑和文件名輸出。 單擊 OK 開始校正 MODIS 數(shù)據(jù)。（6）（7）n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5圖2.4Registration Parameters 面板如下為校正結(jié)果，由于選擇的是 UTM 坐標(biāo)系，兩邊有一定范圍的裁剪，如果要得到完整的圖像，可以在 Registration Parameters 面板中手動將輸出列大小 Output X Size 數(shù)字設(shè)置大一些。圖2.5Modis 幾何校正結(jié)果2.2ASAR 數(shù)據(jù)幾何校

8、正下面以 ENVISAT 的 ASAR 數(shù)據(jù)為例，學(xué)習(xí)利用自帶幾何定位文件進(jìn)行幾何校正。練習(xí)數(shù)據(jù)存放在“03.基于自帶的幾何校正數(shù)據(jù)2-ASAR”中。第一步：打開數(shù)據(jù)文件n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5選 擇 主 菜 單ASAR ， 打 開 數(shù) 據(jù) 文 件 :FileOpenAsENVISATASA_IMP_1PNDPA20040429_034506_000000162026_00233_11309_0457.N1。第二步：選擇校正模型在 Toolbox 中，選擇 Geometric Correction Georeference by Sensor Georeference AS

9、AR。在框中選擇文件，單擊 OK 打開 Select Out Projection框。Select ENVISAT File第三步：設(shè)置輸出參數(shù)（1） 在 Select Out Projection框中，設(shè)置輸出文件的投影參數(shù)。選擇 GeographicLon 坐標(biāo)類型，Roe if Descending：No（該數(shù)據(jù)為升歸），單擊 OK打e and Trans開 Registration Parameters框。圖2.6（2） 在 Registration Parameters名。其他主要主要參數(shù)：框Select Out Projection框中，單擊 Choose 按鈕，選擇文件輸出路徑及

10、文件（3）校正方法（Method）：Triangulation重采樣方法（Resampling）：Cubic Convolution單擊 OK 按鈕執(zhí)行校正。n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5圖2.7Registration Parameters框第四步：查看/驗(yàn)證結(jié)果校正結(jié)果有了 Map Info 信息。 在 Toolbox 中，打開 SPEAR/SPEAREarth 中顯示，可以看到結(jié)果和Earth Bridge，利用流程化工具將校正結(jié)果疊加到Earth 中的底圖基本吻合。圖2.8在Earth 中顯示結(jié)果n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-52.3基于 GLT 方法的國產(chǎn)影

11、像幾何校正GLT 幾何校利用輸入的幾何文件生成一個地理位置查找表文件（geographic lookup table，GLT），從該文件中可以了解到某個初始像元在最終輸出結(jié)果中實(shí)際的地理位理位置查找表文件是一個二維圖像文件，文件中所包含兩個波段：地理校正影像的行和列，文件對應(yīng)的灰度值表示原始影像每個像素對應(yīng)的地理位置坐標(biāo)信息，用有符號整型，它的符號說明輸出像元是對應(yīng)于真實(shí)的輸入像元，是由鄰近像元生成的填實(shí)像元（infill pixel）。符號為正時說明使用了真實(shí)的像元位置值；符號為負(fù)時說明使用了鄰近像元的位置值，值為 0 說明周圍 7 個象元內(nèi)沒有鄰近像元位置值。GLT 文件包含初始影像每個像

12、元的地理，它的校正精度很高。避免了通過地面控制點(diǎn)利用二次多項(xiàng)式幾何校對低分辨率影像數(shù)據(jù)的處理。下面介紹的是國產(chǎn)數(shù)據(jù)的幾何校正，數(shù)據(jù)在“ 03.基于自帶的幾何校正數(shù)據(jù)3-風(fēng)云三號影像”中，具體操作如下：第一步：打開數(shù)據(jù)文件（1） File Open，選擇文件后綴是.he5 的文件，進(jìn)入 Select HDF5 Datasets 面板，如下圖所示。注：風(fēng)云三號影像是以 HDF5 格式，但是后綴名還是.hdf，因此手動改成.he5。（2） 文件中包含很多信息，選擇圖像數(shù)據(jù) EV_RefSB，點(diǎn)間的加載箭頭，將所選數(shù)據(jù)加載到右邊的列表中，單擊右下角 Open Rasters，打開圖像。（3） 相同方法

13、，同時將定位文件（Latitude 和 Longitude）打開。注：同時打開的數(shù)據(jù)形成一個多波段的文件。n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5圖2.9Select HDF5 Datasets 面板第二步：生成 GLT 文件（1）（2）在 Toolbox 中，選擇/Geometric Correction/Build GLT。在彈出的框中，Input XGeometry Band 選擇經(jīng)度 longitude 信息文件， Input YGeometry 選擇緯度 latitude 信息文件。在接下來彈出的框中填寫輸出 GLT 文件的投影信息，這里選擇 Geographic Lon，WGS

14、-84，如下圖所示。n 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5圖2.10 填寫 GLT 投影參數(shù)（3） 在 Build Geometry Lookup File Parameters 面板中，填寫 GLT 輸出參數(shù)，像元大小選擇默認(rèn)，旋轉(zhuǎn)角度（Roion）為 0（正上方為北），選擇保存路徑和文件名輸出。圖2.11 Build Geometry Lookup File Parameters 面板第三步：利用 GLT 文件幾何校正影像（1） 在 Toolbox 中，選擇/Geometric Correction/Georeference from GLT，在彈出的 Input框中選擇 GLT 文件，在 Input Data File框中選擇待校Geometry Lookup Filen 技術(shù)支持郵箱：ENVI技術(shù)支持.cn-5正文件。注：由于從 HDF5 數(shù)據(jù)集中打開的文件名稱都一樣，可通過左邊的 File Information 來判斷選擇的文件。圖2