4-遥感图像预处理

•
北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国 的两个大地基准面
椭球体名称
WGS84 年代 1984 长半轴（米） 短半轴（米） 6378137.0 6378245.0 6378140.0 6356752.3 6356863.0 6356755.3 扁率 1：298.257 1：298.3 1：298.257
4.1自定义坐标系——ENVI自定义
投影类型选择Transverse Mercator，Scale factor填 写0.9996，与Gauss-Kruger 等同。False easting中如 果把带号，如39 500000， 得到的坐标就带有带号。
下面以添加一个20度带（6 度）的坐标
选择Projection->Add New Projection, 将投影添加到 ENVI 所用的投影列表中。 选择 File > Save Projections，存储新的或 更改过的投影信息。这样一 个新的投影坐标就新建完成 。
系
• •
4.1自定义坐标系——坐标参数获取
• 北京54坐标系
-
大地基准面的参数为三个偏移，即（-12，-113，41,0,0,0,0）
• 西安80坐标系 - 西安80坐标系所用的七个参数有点特殊，因为根据
区域不同，参数也不一样，因此有两种途径获取七 参数
- 1、通过测绘部门获取 - 2、根据三个80坐标系与其他坐标系的同名点坐标值来进
行计算，目前一些绿色软件已经能够计算。
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——ENVI自定义
•
坐标定义文件：
-
HOME\ITT\IDL\products\envi48\map_proj 文件夹 下，三个文件记录了坐标信息：
ellipse.txt - datum.txt - map_proj.txt
-
• • • •
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——6°和3°带
•
高斯投影6带：自0度子午线起每隔经差6°自西向东分带，依次编号 1,2,3,…。我国6带中央子午线的经度，由75°起每隔6度而至135,共计11 带（13～23带），带号用N表示，中央子午线的经度用L表示，它们的关系 是,L=6N-3（N为带号） 高斯投影3带：自东经1°30′开始，每隔3°划为一带，全球共计120带， 它的中央子午线一部分同6带中央子午线重合，一部分同6带的分界子午线 重合，我国带共计22带（24～45带）
矢量窗口中选取。纠正可以采用多项式函数、Delaunay 三角测量或旋转、 缩放、平移（RST）等方法来进行。支持的重采样方法包括最临近、双线性
和三次卷积法。
•
1、几何校正方法
-
1）基于影像自带地理定位文件几何校正
-
对于重返周期短，空间分辨率较低的卫星数据，如AVHRR、Modis、SeaWiFS等，地面控 制点的选择有相当的难度。我们可以用卫星传感器自带地理定位文件进行几何校正，校 正精度主要受地理定位文件的影响。
-
根据象元灰度值或者地物特征自动寻找两幅图的同名点，根据同名点来完成图像的配置过
程。当同一地区两个图像由于各自校正误差不能重叠时，可以采用此方法进行调整。
ENVI/IDL
4.2图像几何校正概述
•
2、控制点选择方式
-
1）从栅格图像上选取，对应的模式为Image to Image
2）从矢量图上选取，对应的模式为Image to Map 3）从文本文件中导入，对应模式为Image to Image和Image to Map 4）键盘输入，对应模式为Image to Map
-
选择主菜单择Map >Georeference 传感器名称
ENVI/IDL
4.2图像几何校正概述
•
2）图像-图像地面控制点 Select GCPs：Image to Image
-
以一副没有经过几何矫正的栅格文件或者已经经过几何校正的栅格文件作为基准图像，通
过两幅图的同名点来配准另外一幅图像，使相同的地物出现在校正后图像的相同位置。大 多数的几何校正都是通过此功能完成的
•
•
东向偏移：500000m
由于数据的投影信息不是国际标准或者说其参数名称不是标准的，所以在ENVI中有 可能不能读取数据的投影信息，因此加载了一个“伪投影信息”，这个时候就需要 重新设定投影信息。 ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——使用自定义坐标系
•
打开数据文件，在Available Bands List中选择文件，点击右 键打开Header Info，在Edit Attributes中选择Map Info。选 择Change Projection，将前面定义好的北京54坐标选上。
•
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——高斯平面直角坐标系
•
在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线，并且以中央子 午线和赤道的交点O作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐 标x轴，以赤道的投影为横坐标y轴。X坐标赤道以北为正，Y坐标 是以东为正，因此在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值（在赤
道上）约为330km。为了避免出现负的横坐标，可在横坐标上加
4.1自定义坐标系——北京54和西安80坐标 系
•
北京54或者西安80坐标系是投影直角坐标系
坐标名称
投影类型
Gauss Kruger（Transverse Gauss Kruger（Transverse
椭球体
基准面
北京54 西安80
北京54 西安80
Mercator） Mercator）
Krasovsky IAG75
上500km。由于每个带都如此，因此还应在坐标前面再冠以带号 。这种坐标称为国家统一坐标。例如，有一点y=19 623 456.789m，该点位在19带内，位于中央子午线以东，其相对于中 央子午线而言的横坐标则是：首先去掉带号，再减去500 000m, 最后得=123 456.789m。
ENVI/IDL
•
2、添加基准面 <基准面名称>,<椭球体名称>,<平移三参数>
-
"D_BEIJING_1954,Krasovsky,-12,-113,-41" "D_XIAN-80,IAG-75,0,0,0" 为了跟Arcgis接轨，所以建议54和80坐标系基准面时候所用名字用上述名字。
•
3、定义坐标
-
选择Map> Customize Map Projection ENVI/IDL
•
3）图像-地图地面控制点 Select GCPs：Image to Map
-
通过地面控制点对遥感影像几何进行平面化的过程，控制点可以键盘输入，从矢量上获取 后者从栅格上获取。地形图校正可以选用此方法。
• • •
4）用已存图像-图像GCPs进行纠正warp from GCPs：Image to Image 5)用已存图像-地图GCPs进行纠正warp from GCPs：Image to map 6)Image to Image自动图像配准
-
envi自动提取头文件，包括地理参考信息，传感器定标参数等信息，在数 据列表中，envi自动将MODIS数据500m分为两部分，反射率和辐射率
打开map_proj.txt，可以看到新建的坐标信息已经自动加入
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——使用自定义坐标系
• • • • • •
试验的栅格数据来自光盘第四章 试验的栅格数据情况为：一幅北京坐标系的栅格数据，投影参数如下： 投影类型：Transverse Mercator 椭球：Krassovsky 基准面：Krassovsky（自定义） 中央经线：117
•
3、控制点预测和误差计算
-
1）控制点预测 ENVI提供控制点预测，选用一次多项式是点的最少个数为3，二次多项式为6，最少的的个数为（n+1）
（n+2）/2
-
2)误差计算
ENVI/IDL
4.3基于影像自带地理定位文件几何校正
•
内容：
-
以Modis数据为例进行演示
•
1、打开modis数据，file->open external file->eos->modis使用扩展方式打开 MOD02HKM……
1940 克拉索夫斯基（ Krasovsky ） IAG75 1975
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——北京54和西安80坐标
• •
北京54坐标系 新中国成立以后，我国大地测量进入了全面发展时期，在全国范围内开展了正规 的，全面的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。由于当时 的“一边倒”政治趋向，故我国采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前 苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，在北京设立大地 坐标原点，定名为1954年北京坐标系。 西安80坐标系 1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐 标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基 本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐 标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60 公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮 站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。 ENVI/IDL
椭球体参数文件 基准面参数文件 坐标系参数文件
• •
六度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度 ＝6°×当地带号－3° 三度带中央经线的计算，3°×当地带号
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——ENVI自定义
•
1、定义椭球体 <椭球体名称>,<长半轴>,<短半轴>
-
“Krasovsky,6378245.0,6356863.0” “IAG-75,6378140.0,6356755.3”
3参数就是指三个平 移，4参数指三个平 移加上一个比例因 子（缩放） ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——投影坐标系
投影坐标系是利用一定的数学 法则把地球表面上的经纬线网表 示到平面上，属于平面坐标系。 数学法则指的是投影类型，
•
目前我国普遍采用的是高斯— —克吕格投影（圆柱等角投影） ，在英美国家称为横轴墨卡托投 影（Transverse Mercator）。
遥感图像预处理
ENVI-IDL@esrichina.com.cn
400-819-2881-7
http://blog.sina.com.cn/enviidl
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——地理坐标系
•
•
常用到的地图坐标系有2种，即地理坐标系和 投影坐标系。
地理坐标系（球面坐标系）是以经纬度为单 位的地球坐标系统，它有2个重要部分，即地 球椭球体（spheroid）和大地基准面（datum ）。 - 同一个椭球面，不同的地区由于关心的位 置不同，需要最大限度的贴合自己的那一 部分，因而大地基准面就会不同。 - 大地基准面指目前参考椭球与WGS84参考椭 球间的相对位置关系（3个平移，3个旋转 ，1个缩放），可以用其中3个、4个或者7 个参数来描述它们之间的关系，每个椭球 体都对应一个或多个大地基准面。
•
高斯—克吕格投影示意
ENVI/IDL
4.1自定义坐标系——高斯克吕格投影
•
想想一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线（ 此子午线称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴通 过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定 经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投 影面，如图所示，此投影为高斯投影。高斯投影是正形投影的一 种。 高斯平面投影的特点 ①中央子午线无变形； ②无角度变形，图形保持相似； ③离中央子午线越远，变形越大。
4.1自定义坐标系——大地坐标
•
在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段
精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采
用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方 位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值， 根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各 点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。
ENVI/IDL
•
做好这个以后可以进行投影转换，前提是必须设定好80坐标系
的信息
•
选择Map->Convert Map Projecton,进行西安80的坐标转换。
ENVI/IDL
4.2图像几何校正概述
•
Biblioteka Baidu
使用Registration 选项可以对图像进行地理坐标定位，或根据基底图像的
几何坐标对其他图像进行纠正。地面控制点可以交互式地在显示窗口和/或