遥感图像几何校正

第4讲遥感图像几何校正

遥感成像的时候，由于飞行器的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种畸变表现为像元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移等，针对几何畸变进行的误差校正就叫几何校正。

几何校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来矫正非系统因素产生的误差，由于校正过程中会将坐标系统赋予图像数据，所以此过程包括了地理编码。

在开始介绍ENVI的几何校正操作之前，首先对ENVI的几何校正几个功能要点做一个说明。

1几何校正方法

（1）利用卫星自带地理定位文件进行几何校正

对于重返周期短、空间分辨率较低的卫星数据，如A VHRR、MODIS、SeaWiFS等，地面控制点的选择有相当的难度。这时，可以利用卫星传感器自带的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。

（2） image to image几何校正

通过从两幅图像上选择同名点（或控制点）来配准另外一幅栅格文件，使相同地物出现在校正后的图像相同位置

（3）image to map几何校正

通过地面控制点对遥感图像几何进行平面化的过程。

（4）image to image 自动图像配准

根据像元灰度值或者地物特征自动寻找两幅图像上的同名点，根据同名点完成两幅图像的配置过程。

（5）image registration workflow流程化工具

将具有不同坐标系、不同地理位置的图像配准到同一坐标系下，使图像中相同地理位置包含相同的地物。

2控制点选择方式

ENVI提供以下选择方式：

∙从栅格图像上选择

如果拥有需要校正图像区域的经过校正的影像、地形图等栅格数据，可以从中选择控制点，对应的控制点选择模式为Image to Image。

∙从矢量数据中选择

如果拥有需要校正图像区域的经过校正的矢量数据，可以从中选择控制点，对应的模式为Image to Map。

∙从文本文件中导入

事先已经通过GPS测量、摄影测量或者其他途径获得了控制点坐标数据，保存为以[Map (x,y), Image (x,y)]格式提供的文本文件可以直接导入作为控制点，对应的控制点选择模式为Image to Image 和Image to Map。

∙键盘输入

如果只有控制点目标坐标信息或者只能从地图上获取坐标文件（如地形图等），只好通过键盘敲入坐标数据并在影像上找到对应点。

3详细操作步骤

3.1基于自带定位信息的几何校正

下面以MODIS Level 1B级数据为例学习利用自带几何定位文件进行几何校正，数据在"第4讲遥感图像预处理\基于自带定位信息的几何校正\数据\1-Modis"中，具体操作如下：

第一步：打开数据文件

选择主菜单File > Open AS > EOS > MODIS，选择文件

MOD021KM.A2013185.0245.005.2013185094144.hdf打开，这个是1000米分辨率的数据（1KM）。

注：1、MODIS数据是以HDF格式保存，HDF（Hierarchical Data Format）的全称为层次是文件格式，HDF文件格式是一种具有自我描述性、可扩展性、自我组织性的可用于绝大多数科学研究的储存形式。

2、ENVI支持读取MODIS Level1B、2、

3、或者4数据，包括产品MOD02~MOD44以及MYD02~MYD44。

ENVI自动的提取相关的数据集，包括地理参考信息，数据质量波段等信息，并自动将MODIS数据定标为两部分数据——大气表观反射率（Reflectance）、发射率（Emissive）和辐射率（Radiance）。

图1 打开MODIS L1B数据后Data Manager面板

第二步：选择校正模型

在Toolbox 中，打开Geometric Correction /Georeference by Sensor/ Georeference MODIS，在Input MODIS File对话框中选择相应的数据集，可在右边列表中查看文件信息。这里选择大气表观反射率数据（Reflectance），单击OK进入下一步Georeference MODIS Parameters对话框。

图2 Input MODIS File对话框

第三步：设置输出参数

（1）在Georeference MODIS Parameters面板中，设置输出坐标系。这里设置UTM/WGS84坐标系。

（2）在Number Warp Points: X and Y fields中，键入X、Y方向校正点的数量。在X方向的校正点数量应该小于等于51个，在Y方向的校正点数量应该小于等于行数。

注：Georeference工具主要思想是利用数据中提供的经纬度数据自动生成一

系列的控制点，如这里的50x50个控制点。

（3）可以将校正点导出成控制点文件（.pts），这里不输出。

（4）Perform Bow Tie Correction选项是用来消除MODIS的"蝴蝶效应"的，默认是选择Yes。

（5）单击OK进入校正参数面板（Registration Parameters）。

图 3 Georeference MODIS Parameters面板

（1）在Registration Parameters面板中，系统自动计算起始点的坐标值、像元大小、图像行列数据，可以根据要求更改。Background值设置0，选择路径和文件名输出。

（2）单击OK开始校正MODIS数据。

图4 Registration Parameters面板