资源一号 02C遥感数据处理

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