实验二 遥感图像的几何校正

实验二、遥感图像的几何校正
实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。

实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。

几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。

而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。

由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。

1、图像几何校正的途径
ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。

ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。

图2-1 Set Geo-Correction Input File对话框
在Set Geo-Correction Input File对话框中，选择输入图像，确定校正图像。

2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model）
ERDAS提供的图像主要几何校正模型，具体功能如下：
表2-1 几何校正计算模型与功能
模型功能
Affine 图像仿射变换（不做投影变换）
Polynomial 多项式变换（同时作投影变换）
Reproject 投影变换（转换调用多项式变换）
Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换
Camera 航空影像正射校正
Landsat Lantsat卫星图像正射校正
Spot Spot卫星图像正射校正
3、图像校正的具体过程
第一步：显示图像文件（Display Image Files）
首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下：
在Viewer1中打开需要校正的图像（或通过图2-1已打开）：tmAtlanta.img 在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的图像：panAtlanta.img
第二步：启动几何校正模块（Geometric Correction Tool）
Viewer1菜单条：Raster→ Geometric Correction
→打开Set Geometric Model对话框（2-2）
→选择多项式几何校正模型：Polynomial→OK
→同时打开Geo Correction Tools对话框（2-3）和Polynomial Model Properties对话框（2-4）。

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数：
→定义多项式次方（Polynomial Order）:2
→定义投影参数：（PROJECTION）:略
→Apply→Close
→打开GCP Tool Referense Setup 对话框（2-5）
图2-2 Set Geometric Model对话框图2-3 Geo Correction Tools对话框
图2-4 Polynomial Properties对话框图2-5 GCP Tool Referense Setup 对话框
第三步：启动控制点工具（Start GCP Tools）
首先，在GCP Tool Referense Setup对话框（图2-5）中选择采点模式：→选择视窗采点模式：Existing Viewer→OK
→打开Viewer Selection Instructions指示器（图2-6）
图2-6 Viewer Selection Instructions
→在显示作为地理参考图像的Viewer2中点击左键
→打开reference Map Information 提示框（图2-7）；→OK
→此时，整个屏幕将自动变化为如图2-7所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。

图2-7 reference Map Information 提示框
图2-8 控制点采点
第四步：采集地面控制点（Ground Control Point）
GCP的具体采集过程：
在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和繁重的工作，具体过程如下：
1、在GCP工具对话框中，点击Select GCP图标，进入GCP选择状态；
2、在GCP数据表中，将输入GCP的颜色设置为比较明显的黄色。

3、在Viewer1中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，作为输入GCP。

4、在GCP工具对话框中，点击Create GCP图标，并在Viewer1中点击左键定点，
GCP数据表将记录一个输入GCP，包括其编号、标识码、X坐标和Y坐标。

5、在GCP对话框中，点击Select GCP图标，重新进入GCP选择状态。

6、在GCP数据表中，将参考GCP的颜色设置为比较明显的红色，
7、在Viewer2中，移动关联方框位置，寻找对应的地物特征点，作为参考GCP。

8、在GCP工具对话框中，点击Create GCP图标，并在Viewer2中点击左键定点，
系统将自动将参考点的坐标（X、Y）显示在GCP数据表中。

9、在GCP对话框中，点击SelectGCP图标，重新进入GCP选择状态，并将光标移
回到Viewer1中，准备采集另一个输入控制点。

10、不断重复1-9，采集若干控制点GCP，直到满足所选定的几何模型为止。

尔后，
每采集一个InputGCP，系统就自动产生一个Ref. GCP，通过移动Ref. GCP可以优化校正模型。

11、保存控制点File/Save Input As和File/Save Reference As。

第五步：采集地面检查点（Ground Check Point）
以上采集的 GCP的类型均为控制点，用于控制计算，建立转换模型及多项式方程。

下面所要采集的GCP类型是检查点。

地面检查点，则用于检验所建立的转换方程的精度和实用性，具体过程如下：
1、在GCP TOOL菜单条中选择GCP类型：Edit/Set Point Type —check。

2、在GCP TOOL 菜单条中确定GCP匹配参数：Edit | Point Matching出现对话框，设
置参数Correlation Parameters：0.8，选中Discard Unmatched Point，然后点击Close
3、确定地面检查点，其操作与选择控制点完全一样。

并将Lock 图标打开，定义5个
检查点后，点击Unlock图标。

4、计算检查点误差：在GCP TOOL工具条中，点击Compute Error 图标 ，检查点
的误差就会显示在GCP TOOL 的上方(如下图)，只有所有检查的误差小于一个像元
时，才能进行以下的步骤。

第六步：图像重采样（Resample the Image）
重采样过程就是依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程。

原图像中所有删格数据层都要进行重采样。

ERDAS IMAGE 提供了三种最常用的重采样方法。

略
图像重采样的过程：
首先，在Geo-Correction Tools对话框中选择Image Resample 图标。

然后，在Image Resample对话框中，定义重采样参数；
→输出图像文件名（OutputFile）:rectify.img
→选择重采样方法（Resample Method）:Nearest Neighbor
→定义输出图像范围：
→定义输出像元的大小：
→设置输出统计中忽略零值:
点击OK
第七步：保存几何校正模式（Save rectification Model）
在Geo-Correction Tools对话框中点击Exit按钮，推出几何校正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件，以便下一次直接利用。

第八步：检验校正结果（Verify rectification Result）
基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接功能（Viewer1中view/Link viewers ），及查询光标功能进行目视定性检验。