资源一号 02C遥感数据处理
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
f. Wraping 面板
g.检查 tie 点误差
图 2-7 自动配准模块步骤
h.输出配准文件和 tie 点
配准完影像后融合步骤相对 简 单 , 启 动 Toolbox/Image Sharpening/Gram-Schmidt Pan Sharpening,分别选择正射校正好 的多光谱和全色图像,如图 2-8 设置参数。
如图 2-3 所示,所以无论是哪种融合方法,即使是同一相机同一时相的数据也需进行配准后
再融合。
A. MUX(左)和 PAN(右)某处相差 5-6 像元(50m) B.PAN(左)和 HRC(右)某处相差 15 个像元(30m) 图 2-3 02C 星各类型数据几何位置误差
2.2 正射校正
因为 HR 相机提供了 25 米分辨率的 DEM,这一分辨率优于 ASTERDEM 的 30 米精度,
ENVI5.2 之后完全支持此级别数据处理,如正射校正、图像融合、大气校正等处理,后 面的文档中将会介绍这些处理过程。ENVI5.1 r6 版本之前需下载国产数据支持补丁2。
影像文件按照相机类型分为三类文件夹如图 1-1,文件夹前面的数字为行列号,但是目 前轨道行列号对应的位置并未公开。
A.航遥中心提供的 02C 数据目录
差
因为 HRC 的分辨率最高,而
50 米
PAN 和 MUX 本身也有几何误差,
左
右
所以本次数据处理直接采用 HRC 数
据和 MUX 数据进行融合,同样,融
合之前需要对 MUX 数据也进行正
射校正,如 2.1 节的数据误差评估,
MUX 和 PAN 的误差控制在 50 米之
内,而对于 25 米分辨率的 DEM 也
误差依然有 50 米左右。
2.3 配准与融合
融合之前需要对 MUX 和 HRC 的正射结果进行几何配准,因为两者都经过了正射校正, 所以应该已经消除了大部分高差引起的影像变形,所以可以直接用一次或二次多项式进行几 何配准,这里采用 ENVI5.1 较新的自动配准模块——Image Registration WorkFlow3,主要步 骤如下: (1)选择图像配准的文件如图 2-7a; (2)自动生成 Tie 点如图 2-7b,一般默认值基本能满足需要。
10
幅宽(km)
60
54(拼接)
侧摆能力(度)
±32
±25
重返周期(天)
3-5
3-5
覆盖周期(天)5555Fra bibliotek 1.3 数据类型
本次数据是从航遥中心获取的湖北恩施市某处覆盖的所有 02C 星数据,数据均带 RPC 参数文件,根据中国资源卫星应用中心网站说明,属于辐射校正产品:经辐射校正处理之后 生成的产品,提供 RPC 文件。可进行正射校正处理。数据格式为 TIFF。
表 1-1 ZY-1 02C 星轨道参数
项目
参数
平均高度
780.099km
轨道倾角
98.5°
降交点地方时
10:30AM
交点周期
100.38min
近地点幅角
90°
偏心率
0.0011
1.2 数据介绍
ZY-1-02C 星搭载两台相机(P/MS 相机和 HR 相机)共有 4 个波段,其中蓝色波段空
间分辨率为 5m,其余三个波段——绿、红及近红外波段均为 10m 分辨率,HR 相机的全色
A. ENVI5.1 R6 版后增加了对国产数据的支持
B.直接打开 XML 文件后读入元数据
图 2-1 ENVI5.1 R6 版读取 HR 数据正常
但是操作中发现利用 envi5.1 R6 版本打开 02C 的多光谱数据后(MUX)存在问题,通 过水体和植被光谱曲线发现多光谱波段通道的设置是错误的。如图 2-2a、b、c,green 和 nir 波段颠倒了。如果不修改回来那么定标结果是个错误的,而且无法完成 flaash 的大气校正。 需要调换文件头的 green 和 nir 的波长、FWHM、gains、offset 等对应波段光谱参数。
(3)检查 Tie 点和待配准图像如图 2-7e、f; 单击 Show Table,打开 Tie 点列表,可以对连接点进行编辑,最右列为误差值,右键选
择 Sort by selected column reverse 安装误差排序,可以直接删除误差较大的点如图 2-7g。勾 选 Preview,预览图像配准效果。 (4)输出图像配准的结果如图 2-7h。
图 2-4 通过透视图(Portal)观察 HRDEM 和 HRC 数据的几何误差
而且 HR 相机的 DEM 和 HRC 数据的几何误差很小,基本控制在 1-2 个像素之内(50 米内) 固可直接采用 HR 的 DEM 和 HRC 数据直接进行无控制点的正射校正。步骤如下: (1) 启动 Toolbox/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow。 (2) 第一步骤:选择图像文件和 dem 文件
在 MAIN 面板中各参数说明如下: 匹配算法(Matching Method):提供两种算法,Cross Correlation:一般用于相同形态 的图像,如都是光学图像;Mutual Information:一般用于不同形态的图像,如光学-雷达图 像,热红外-可见光等。 最小 Tie 点匹配度阈值(Minimum Matching Score):自动找点功能会给找到的点计算 一个分值,分值越高精度越高。当找到的 Tie 点低于这个阈值,则会自动删除不参与校正。 阈值范围 0-1。 几何模型(Geometric Model):提供三种过滤 Tie 点的几何模型,不同模型适用不同类 型的图像,以及需要设置不同的参数。 1、Fitting Global Transform:适合绝大部分的图像。还需要设置以下两个参数: 变换模型(Transform):包括一次多项式 First-Order Polynomial 和放射变化 RST。 每个连接点最大允许误差(Maximum Allowable Error Per Tie Point):这个值越大,保留的 Tie 越多,当精度约差。 2、Frame Central Projection:适合于框幅式中心投影的航空影像数据。 3、Pushbroom Sensor:适合带有 RPC 文件的图像。 Seed Tie Points 面板选项如图 2-7c: 在这个面板中,可以实现对种子点(同名点)的读入、添加或者删除。以下两种情况需 要手动选择 Seed Tie: 如果待配准影像没有坐标信息,需要手动选择至少 3 个同名点,即这里的种子点。 当基准影像或者待校正影像质量非常差,如地物变化很明显等情况,可以手动选择几个 Seed Tie 点,这样可以提高自动匹配的精度。 Advance 面板选项如图 2-7d: Search Window Size:搜索窗口大小,需要大于匹配窗口大小,搜索窗口越大,找到的 点越精确,但是需要时间越长。简单预测搜索窗大小的方法:让待配准图像 50%透明 显示,之后量测两个同名点之间的像素距离 D,搜索窗口最小为(D+5)*2 Matching Window Size:匹配窗口大小,会根据输入图像的分辨率自动调整一个默认值。 Interest Operator:角点算子,Forstner 方法精度最高速度最慢。
图 2-5 利用 HRC 数据的 RPC 参数进行无控制点正射
注:ENVI5 中的正射校正工具优点
是流程化操作,缺点是没法设置输
出的结果的投影参数。使用 ENVI
同 一
Classic 中 的 Map- >
地
物
Orthorectification -> Generic RPC
相
and RSM 完成正射校正。
A.直接读取的 02C 多光谱数据
B.水体反色率
C.植被反色率 nir 小于 green
图 2-2 多光谱数据在 envi5.1 R6 版本下读取出现的波段错误问题
在图像显示窗口中,根据 RPC 文件对图像进行了几何定位。通过透视窗口对比 MUX、
PAN、HRC 的几何位置平均误差在 20 米左右,平原地区误差略小,而海拔高地区普遍较高,
ZY-1-02C 遥感数据处理 v0.1
1. ZY-1-02C 介绍
1.1 卫星介绍
资源一号 02C 卫星(简称 ZY-1 02C)于 2011 年 12 月 22 日成功发射。ZY-1 02C 卫星 重约 2100 公斤,设计寿命 3 年,搭载有彩色多光谱相机和全色高分辨率相机,主要任务是 获取全色和多光谱图像数据,可广泛应用于国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生 态环境、国家重大工程等领域1。
A.打开后的 HR1 和 HR2 影像
B.原始的 HR1 和 HR2 的接缝处有偏差
图 1-2 HR 相机全色影像
2.数据处理
2.1 数据读取
利用 ENVI5.1 R6 版之后加入的对国产卫星读取模块可以快速读取 02C 文件的 RPC 参 数、波段、拍摄时间等。在 Data manager 中可以看到 ENVI 自动识别了相应的 RPC 文件。 如图 2-1 所示。
就是 2 个像元值,所以没必要对 MUX 和 HR_DEM 进行几何配准,
图 2-6 通过透视图(Portal)观察正射后的 MUX 和 HRC 的几何误差
实际上也难以对影像和 DEM 配准(DEM 很难找到对应点,何况是要控制误差在 2 个像元
内)。 同样的方法对 MUX 也进行正射校正后结果如图 2-6,和 HRC 的正射影像对比发现几何
波段更是高达 2.36 米。具体参数指标见表 1-2。
表1-2 ZY-1-02C数据技术规格表
参数
P/MS 相机
HR 相机
全色
B1:0.51-0.85
光谱范围(µm)
多光谱
B2:0.52-0.59 B3:0.63-0.69
0.50-0.80
B4:0.77-0.89
全色
5
空间分辨率(m)
2.36
多光谱
设置输出文件和 Tie 点文件:输出的配准文件可以被保存为 ENVI 标准格式和 TIFF 格 式,Tie 点保存为 ASCII 文件。点击 finish 完成执行配准。
A. 选择数据进行自动配准
b.自动生成控制点的 MAIN 面板
c.Seed Tie Point 面板
d. Advanced 面板
e.检查 tie 点步骤的 Tie Points 面板
注* 融合图像之前要先检查 HRC 数据,如果 HRC 数据是 HR1 和 HR2 镶嵌后融合的话,镶嵌过 程必须使用色彩平衡和直方图匹 配,因为镶嵌过程直接影响最后
图 2-8 融合参数
融合数据的色调。如图 2-9.
角之类,在大气校正处理中需要用到。其他几个文本文件主要是控制点及几何精度方面的信
息。
2、PAN 文件夹
这个文件夹内的信息跟多光谱的类似,多了几个其他文件,这个也有可能是这个数据不
是最原始发布的,包括了其他软件打开时候产生的临时文件,如*.orsmosaic、*.aux.xml 等, 有的时候会出现同一时相行列号的 PAN 数据和 MUX 同时放在 MUX 文件夹中,PAN 文件 夹为空的情况。 3、HRC 文件夹
包括了两台 HR 相机拍摄的数据*HR1.tif 和*HR2.tif,分别对应 RPC 文件*.rpb。另外还 有两个对应的 25 米分辨率的 DEM 数据 *HR1_DEM.tif 和*HR2_DEM.tif,因为是两台不同 相机拍摄,检查 HR1 和 HR2 原始文件发现有 4-5 个像元约 10 米左右的偏差,所以拿到手 之后的 HRC 文件还不能直接镶嵌拼接。
B.多光谱文件夹文件
C.HR 相机文件 1
D. HR 相机文件 2
图 1-1 航遥中心提供的 02C 数据文件
1、MUX 文件夹
这个文件夹内储存的是多光谱数据,里面包括很多的文件,其中*.tiff 和*.rpb(RPC 文
件)是我们最常用的两个文件,*-mux.xml 里面包括了元数据信息,如成像时间、太阳高度
(3) 第二步骤:正射校正参数设置,包括控制点选择、输出像元大小、重采样方法、输出路 径等。 控制点:无 Pixel size:2.36 Image resample:Cubic Convolution (4) 单击 Finish,执行正射校正。
A. 选择 HR_DEM 和 hrc 数据进行正射
B.正射参数