遥感图像预处理

遥感图像预处理 1. 自定义坐标系 1.1. 坐标系 概括 简爱每回概括100字简爱每回概括200字简爱盖茨黑德府概括简爱的概括水浒传回目概括 常用坐标系分为地理坐标系和投影坐标系。 1.1.1. 地理坐标系 地理坐标系中含椭球体(spheroid)和大地基准面(datum)两个重要部分。 1) 椭球体。 地球并不是一个规则球体，因此我国常用以下椭球体模拟地球，见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 表 1 我国常用椭球体 椭球体名称 年份 长半轴/m 短半轴/m 扁率 WGS84 1984年 6378137.0 6356752.3 1:298.257 克拉索夫斯基1940年 6378245.0 6356863.0 1:298.3 (Krasovsky) IAG075 1975年 6378140.0 6356755.3 1:298.257 2) 大地基准面 大地基准面指参考椭球与WGS84参考椭球的相对位置关系(3个平移，3个旋转，1个缩放)，可用3个、4个或者7个参数进行描述。 每个椭球体都对应一个或多个大地基准面。 1.1.2. 投影坐标系 投影坐标系是利用一定数学法则将地球表面上的经纬线网表示到平面上，属于平面坐标系。一个投影坐标系包含椭球体、投影方法和大地基准面。 我国普遍采用的投影方法是高斯-克吕格投影，在欧美国家称为横轴莫卡托投影(Transverse Mercator)。为保证地图精度，采用分带投影法，有3?分带和6?分带两种。对于每分带的投影，需指定中央经线以及坐标轴原点X、Y坐标。我国在北半球，为避免Y坐标出现负值，规定统一将各带Y值加500km。为避免各带坐标重复，可在不同带间Y值冠以带号，即通用坐标。 商业软件坐标系分为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 坐标系和自定义坐标系，我国实际应用中往往需要自定义坐标系，以北京54坐标系和西安80坐标系为例讲解如何在Envi中自定义坐标系。 1.2. Envi自定义坐标系 1.2.1. 定义椭球体 使用记事本打开HOME\ITT\IDL80\products\envi48\map_proj\ellipse.txt，将 “Krasovsky, 6378245.0, 6356863.3”(Beijing-54坐标系使用)和 “IAG-75, 6378140.0, 6356755.3”(Xian-80坐标系使用)加入文本末端。 1.2.2. 定义基准面 使用记事本打开HOME\ITT\IDL80\products\envi48\map_proj\datum.txt，将 “D_BEIJING_1954, Krasovsky, -12, -113, -41”(Beijing-54坐标系使用)和 “D_Xian_1980, IAG-75, 0, 0, 0”(Xian-80坐标系使用)加入文本末端。 注:此处的D_BEIJING_1954和D_Xian_1980在Envi 4.7版本以上不可更改，否则会转换失败。 1.2.3. 定义投影系 在Envi任何用到投影坐标的功能模块中，都可以新建坐标系(在任何地图投影选择对话框中，点击New按钮)，也可通过主菜单?Map?Customize Map ojection，弹出Customized Map Projection Definition对话框，如图Pr 1。 Beijing 1954 6 Degree 111E 图 1 定义投影系 依序定义如下参数: 1) Projection Name:投影坐标系名称; 2) Projection Type:选择投影类型，如Transverse Mercator; 3) Projection Datum:选择基准面; 4) False easting:东偏距离500000，若需X轴含带号，添加相应带号于500000 前; 5) False northing:北偏距离，填写0; 6) Latitude:中央纬线，填写0; 7) Longitude:中央经线，填写某带的中央经线，如117; 8) Scale factor:中央经线长度比，填写0.9996，精度与高斯-克吕格等同。 选择Projection?Add New Projection，将投影添加到Envi使用的列表中。 选择File?Save Projection，存储新添或更改过的投影信息。 打开HOME\ITT\IDL71\products\envi48\map_proj\map_proj.txt，即可看到新建的坐标信息，如图 2。至此，投影系已添加完毕，可在Envi中使用。 2 添加完成的投影坐标系 图 1.3. 图像投影转换 描述一个栅格文件地理位置信息由两部分组成:坐标信息(map)和投影信息(projection)。坐标信息由起始点像素坐标以及对应的地理(投影)坐标和像素大小组成;投影信息就是坐标系信息。一般来说，如果坐标信息丢失，这个文件将会失去坐标;投影信息是用来描述坐标信息，如果投影信息丢失，可以重新设定。 下面演示如何将北京54坐标系的栅格图像转化为西安80坐标系。 1.3.1. 定义初始投影系 1) 打开.\data\ 0-坐标定义\ f49e011021.img文件; 2) 在Available Bands List中，Map Info节点右击，单击Edit Map Information， 弹出对话框; 3) 单击Change Projection按钮，在弹出对话框中选择目标投影系，如图 3; 图 3 设定影像投影系 4) 点击OK，Available Bands List中的Map Info下拉节点坐标信息发生了相 应改变，表明投影信息已成功赋予图像，如图 4。 图 4 设定影像投影系前后对比 1.3.2. 投影转换 选择主菜单?Map?Convert Map Projection，在弹出的对话框中设置如下参数，如图 5: 1) Change Projection:选择投影目标系名称; 2) Conversion Parameters:Method选用Polynomial，Polynomial Degree为2; 3) Output Result to:选择Memory。 图 5 投影转换参数设置 单击OK后，执行投影转换，转换结果如图 6。 图 6 投影转换后坐标信息 2. 图像几何校正 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，同时也是将图像投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程;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(geo-coding)。 2.1. 基于自带定位信息的几何校正 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难度。因此，可以用卫星传感器自带的地理定位文件进行几何校正。 在Envi中，基本方法为主菜单?Map?Georeference传感器名称。本部分以MODIS Level 1B级数据介绍基于自带定位信息的几何校正方法。 2.1.1. 打开数据文件 打开.\data\1-Modis\ MOD02HKM.A2002248.0345.005.2007348121959.hdf文件。 2.1.2. 选择校正模型 选择主菜单?Map?Georeference MODIS，弹出Input MODIS File对话框(图 7)，单击文件名，选择校正的文件单击OK，进入下一步。 图 7 选择要处理的MODIS波段 2.1.3. 设置输出参数 a) 在Georeference MODIS Parameters对话框中(图 8)，设置输出坐标系; b) 在Number Warp Points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，在Y方向的校正点数应该小于等于行数; c) Enter Output GCP Filename:设置控制点输出文件; d) Perform Bow Tie Correction:用来消除MODIS的“蝴蝶效应”，默认Yes。 如图 8，点击OK，进入下一步。 图 8 选择投影坐标系 2.1.4. 设置校正参数 a) 系统自动计算起始点坐标值、像元大小、图像行列数据，也可根据要求 更改; b) Background设置为0; c) 设置输出影像路径。 图 9 校正参数及输出路径 如图 9，点击OK，开始执行校正，经过错误～未找到引用源。两个步骤后， 最终校正结果如图 11所示。 图 10 影像校正 图 11 校正前(左)后(右)影像 2.2. 基于GLT的FY3数据校正 GLT几何校正法利用输入的集合文件生成一个GLT(geographic lookup table) 地理位置查找表文件。它是一个二维图像文件，包含地理校正图像的行列两个波段，文件对应的灰度值表示原始图像每个像素对应的地理位置坐标信息，用符号整型存储，符号为正时，说明使用了真实的像元位置值，符号为负时，说明使用了邻近像元的位置值，值为0说明周围7个像元内没有邻近像元位置值。 GLT文件包含初始图像每个像元的地理定位信息，它的校正精度是很高的， 避免了通过地面控制点利用二次多项式几何校正法对低分辨率图像数据的处理。 下面以我国(FY3)气象卫星可见光红外扫描辐射计(Visible and InfraRed Radiometer, VIRR)数据为例，进行GLT几何校正。 2.2.1. 安装补丁 安装HDF5补丁，将.\data\2-FY3中的open_hdf5_event.sav文件拷贝到HOME\ITT\IDL80\products\envi48\save_add文件夹中，重启 ENVI。 2.2.2. 打开文件 a) 主菜单?File?Open External File?Generic Formats?HDF5，选择文件 Z_SATE_C_BAWX_20090104070730_P_FY3A_VIRRX_GBAL_L1_2009 0104_0510_1000M_MS.HDF(文件类型选择*.*) b) 如图 12，选择EV_RefSB图像数据，点击Import to ENVI。 图 12 HDF5文件查看 c) 同上步，将定位经纬度文件打开(Latitude和Longitude)。 2.2.3. 生成GLT文件 a) 选择主菜单?Map?Georeference from Imput Geometry?Build GLT。 b) 在Input X Geometry Band对话框中，选择精度Longitude作为X波段， 如图 13。 图 13 选择X波段 c) 由于X波段左边边缘为0值，因此有必要对边缘进行掩膜处理，点击 Spatial Subset按钮，在Select Spatial Subset对话框中，设置Samples为3 (去掉开始3个像素)，如图 14。 图 14 掩膜去除0值像素 d) 在Input X Geometry Band对话框单击OK后，进入Input Y Geometry Band 对话框，选择纬度Latitude为Y波段。 e) 点击OK后，进入Geometry Projection Information对话框，设置输入输 出投影参数。 f) 点击OK后，进入Build Geometry Lookup File对话框，填写输出像元 大小(默认)，旋转角度(Rotation)为0(正上方为北)，选择保存路径及 文件名，如图 15。 图 15 输出GLT文件设置 g) 点击OK后，开始生成GLT文件，如图 16。 图 16 生成GLT文件 h) 生成的GLT文件含Sample Lookup和Line Lookup两个波段，如图 17。 图 17 生成的GLT文件 2.2.4. 利用GLT文件几何校正图像 a) 选择主菜单?Map?Georeference from Input Geometry?Georeference from GLT。 b) 在文件选择对话框中，依次选择GLT校正文件、待校正影像。 c) 在输出对话框中，选择输出路径及文件名，单击OK进行校正，校正后 影像已包含Map Info信息，如图 18。 图 18 校正后影像 2.3. Image to Image几何校正 本部分介绍以具有地理参考的SPOT 4 10m全色波段为基础，对Landsat 5 TM 30m影像进行校正的过程， 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图 19。 显示图像文件 采集地面控制点 误差太大 计算误差 选择几何模型 重采样输出 检验校正结果 结束 图 19 几何校正一般流程 2.3.1. 打开影像文件 选择主菜单?File?Open Image File，将.\data\3-几何校正中的bldr_sp.img和bldr_tm.img文件打开，并分别显示在Display中。 2.3.2. 启动几何校正模块 a) 选择主菜单?Map?Registration?Select GCPs:Image to Image，打开几何 校正模块。 b) 选择显示SPOT文件的Display为基准图像(Base Image)，显示TM文件 的Display为待校正图像(Warp Image)，如图 20，点击OK按钮，进入 采集地面控制点。 图 20 选择基准图像与待校正图像 2.3.3. 采集地面控制点 首先对控制点工具对话框进行说明，如图 21。 图 21 地面控制点工具对话框 表 2 菜单命令及功能 菜单命令 功能 Save GCPs to ASCII 保存GCP为ASCII文件 File Save Coefficients to ASCII 保存多项式系数到ASCII文件 Restore GCPs from ASCII 从ASCII文件打开GCP 1 Warp Displayed Band 配准当前显示的波段 1Warp File 配准整个文件 2Warp Displayed Band(as Image to Map) 校正当前显示的波段 2Warp File(as Image to Map) 校正整个文件 Reverse Base/Warp 颠倒基准图像和被校正图像角色 1st Degree(RST Only) 选择使用RST模型来计算误差 Option Auto Predict 打开/关闭自动预测点功能 Label Points 打开/关闭GCP标签 Order Point by Error 打开/关闭根据误差从大到小对GCPs排序 Clear All Points 删除所有控制点 Set Point Colors 设置控制点标示颜色 Automatically Generate Tie Points 启动自动寻找同名点(Tie)功能 注:1 当基准图像没有地理投影时选择这种配准命令，如果基准图像具有地理投影时选择此命令，得到的结果诸如投影参数、像元大小与基准图像相同。 2. 当基准图像具有地理投影时，可以选择此命令，在输出结果时还可更改校正图像的输出像元大小和投影参数。 表 3 对话框按钮及功能 控件 功能 Base X 基准图像上的Zoom显示窗口十字光标的X像素坐标(列数) Base Y 基准图像上的Zoom显示窗口十字光标的Y像素坐标(行数) Warp X 校正图像上的Zoom显示窗口十字光标的X像素坐标(列数) Warp Y 校正图像上的Zoom显示窗口十字光标的Y像素坐标(行数) Degree 预测控制点、计算误差(RMS)多项式次数 Add Point 添加控制点 Predict 预测点位置，当控制点数量达到多项式最少点要求时可用 Show/Hide List 显示/关闭控制点列表 Number of Selected Point 已收集的控制点个数 RMS Error 累积误差(单位:像元) 注:1 当控制点数量达到一定数量时才能更改，如控制点数为6，Degree可更改为2。Degree最大可为3。 下面开始采集地面控制点。 a) 在Ground Control Points Selection对话框中，选择Options?Point Colors 修改GCP在可用和不可用状态的颜色。 b) 在两个Display中移动方框位置，找寻明显的地物特征点作为输入GCP。 c) 在两个Display的Zoom窗口中配准完成后，单击Ground Control Points Selection对话框中的Add Point按钮，增加控制点。 d) 重复b、c步骤添加其他控制点，当选择控制点数量达到3时，RMS被 自动计算。Ground Control Points Selection对话框中Predict按钮可用， 这时在基准图像显示窗口上定位一个特征点，单击Predict，校正图像显 示窗口会自动预测区域，仅需手动调整位置Add Point即可添加控制点， 如图 22。 图 22 添加控制点 e) 选择Options?Auto Predict，打开预测功能，这是在基准图像显示窗口上 定位特征点时，校正图像显示窗口会自动预测。 f) 当选择一定数量的控制点之后(至少3个)，可以利用自动找点功能，在 Ground Control Points Selection对话框中Options?Automatically Generate Points，选择一个匹配波段，如Band 5，单击OK。 g) 在Automatic Tie Points Parameters对话框中，设置Tie点数量(60)、搜索 窗口大小、移动窗口大小、特征点区域切片大小、最小相关系数、采样 点数目、兴趣算法，如图 23。单击OK。 图 23 自动匹配控制点参数设定 h) 点击Ground Control Points Selection对话框中的 Show List按钮，可看到 所有控制点列表。 i) 选择Image to Image GCP List中的Options?Order Points by Error，按 RMS值由高到低排序，如图 24。 j) 对RMS过高的GCP，可选中该行，删除控制点(Delete)或在ZOOM窗口 重新定位(Update)。 k) 对控制点进行调整后，当RMS值小于1个像素(根据实际情况确定最 小值)且控制点数量足够且分布均匀时，即可完成控制点的选择。 图 24 查看所有控制点 l) 在Ground Control Points Selection对话框中选择File?Save GCPs to ASCII，保存控制点。 2.3.4. 选择校正参数并输出校正结果 有两种校正输出方式:Warp File和Warp File(as Image Map)。 1) Warp File方式: a) 在Ground Control Points Selection对话框中选择Options?Warp File，选 择校正文件(TM影像)，单击OK。 b) 在Registration Parameters对话框中，设置校正方法(2次多项式)、重采 样方法(Bilinear)、背景值(0)、输出范围(根据基准图像大小进行计 算得来，可微调)、输出路径，如图 25。单击OK。 图 25 Warp File校正参数设定 2) Warp File(as Image Map)方式: a) 在Ground Control Points Selection对话框中选择Options?Warp File(as Image Map)，选择校正文件(TM影像)，单击OK。 b) 在Registration Parameters对话框中，设置投影参数(与基准图像一致)、 XY方向分辨率(30m，在编辑框内按回车自动计算输出影像尺寸)、校 正方法(2次多项式)、重采样方法(Bilinear)、背景值(0)、输出路径， 图 26。单击OK。 如 图 26 Warp File(as Image Map)校正参数设定 c) 在Registration Parameters对话框中的Options中参数功能如表 4所示。 表 4 校正参数Options功能 选项 功能 Report output size in Pixels 以像素为输出文件大小的单位(默认) Report output size in Meters 以米为输出文件大小的单位 Maintain map extent when pixel size change 当像元大小改变时，保持图像长宽大小(默认) Maintain output pixels when pixel size changes 当像元大小改变时，保存输出像元行列数不变 Restore initial values 恢复初值参数 Match existing file 匹配外部文件参数 图 27 两种不同方式校正影像的Map Info 2.3.5. 检验校正结果 同时在两个窗口中打开基准影像及校正后影像，通过视窗链接(Link Displays) 及十字光标或者地理链接(Geographic Link)进行关联。 2.4. Image to Map几何校正 Image to Map几何校正过程与Image to Image几何校正基本类似，但控制点采集方式更加灵活。仍以TM影像为例介绍。 2.4.1. 打开影像文件 选择主菜单?File?Open Image File，将.\data\3-几何校正中的bldr_tm.img文件打开，显示在Display中。 2.4.2. 启动几何校正模块 a) 选择主菜单?Map?Registration?Select GCPs: Image to Map，打开几何 校正模块。 b) 在Image to Map Registration对话框中填写校正影像的投影参数、像元大 小，如图 28。 图 28 投影参数、分辨率设置 2.4.3. 采集地面控制点 地面控制点可通过以下几种方式采集(可同时使用): 1) 键盘输入: a) 在校正图像Display中移动方框位置，寻找明显地物特征作为输入GCP。 b) 在Zoom窗口中，移动十字光标(鼠标或键盘????微调)，将光标定 位在地物点上。 c) 在Ground Control Points Selection对话框上，将该点坐标x(E)、y(N)值输 入。点击Add Point，添加控制点，如图 29。 图 29 手动输入坐标添加控制点 d) 重复a~c，添加其他控制点。 2) 从栅格文件中采集: a) 打开控制点采集的栅格文件，在Display中显示。 b) 在校正图像的Display中移动方框位置，寻找明显地物特征点作为输入 GCP。 c) 在栅格文件Display中，将Zoom窗口中十字光标定位到相同地物特征点。 d) 在栅格文件Display中右键打开快捷菜单，选择Pixel Locator，单击Pixel Locator对话框上的Export按钮，系统自动将定位点坐标输入Ground Control Points Selection对话框中的x(E)、y(N)，如图 30。 图 30 从栅格影像导出控制点 e) 重复a~d，添加其他控制点。 3) 从矢量文件中采集: a) 选择主菜单?Open Vector File，在文件选择对话框中，文件类型选择 USGS DLG(*.ddf, *.dlg)，选择矢量文件.\data\3-几何校正\bldr_rd.dlg。 b) 在弹出的Import Vector Files Parameters中设置dlg文件转换evf文件的参 数设置(默认即可)。 c) 在Available Vector List对话框中加载文件，将其显示在Vector Window 中。 d) 在校正图像Display中移动方框位置，寻找明显地物特征作为输入GCP。 e) 在Vector Window中，找到相应的区域，按住鼠标中键拉矿对矢量数据 放大。 f) 在放大图上找到相应位置，单击左键出现十字光标，松开左键后单击右 键，选择Export Map Location，如图 31。系统自动将定位点坐标输入 Ground Control Points Selection对话框中的x(E)、y(N)。 图 31 从矢量中输出坐标位置 g) 重复d~f，添加其他控制点。 在Ground Control Points Selection上查看RMS值是否符合精度要求，控制 点数量足够且分布均匀。选择File?Save GCPs to ASCII，保存控制点，完成控 制点采集工作。 2.4.4. 选择校正参数并输出校正结果 同Image to Image校正。 2.4.5. 检验校正结果 同Image to Image校正。 2.5. Image to Image图像自动配准 在实际数据生产中会有如下情况，同一地区的图像或相邻地区有重叠区的图像，由于几何校正误差原因，重叠区的相同地物不能重叠，这是可以利用重叠区的匹配点和相应的计算模型进行精准匹配。 2.5.1. 打开图像并启动自动配准功能 a) 打开.\data\4-图像自动配准\目录下的01-b.img和02-b.img文件并分别在 Display中显示。 b) 选择主菜单?Map?Registration?Automatic Registration: Image to Image，在Select Input Band from Base Image对话框中选择01-b.img作为 基准图像(Base Image)的一个波段，一般选择范围较大的图像作为基准图 像，选择噪声较少的波段，如红色、近红外，单击OK按钮。 c) 在Select Input Warp File对话框中，选择另一个图像文件作为校正图像， 点击OK。 d) 在Warp Band Matching Choice对话框中(校正图像是多波段时)，选择 一个匹配波段，建议选择与基准图像相同波段，点击OK。 e) 弹出提示框询问是否选择已存在的匹配点文件，如图 32。选择”Yes”， 弹出匹配点文件选择对话框;选择”No”，进入下一步。 图 32 是否选择匹配点文件 2.5.2. 生成匹配点(同名点) 自动图像配准工具提供了基于区域灰度匹配方法来产生匹配点。如图 33进行设置。 图 33 自动匹配参数选择 2.5.3. 检查匹配点 匹配点生成后，系统自动弹出匹配点列表。在Image to Image GCP List对话框中，按照误差排序匹配点，对误差较大匹配点进行删除或微调，直到总RMS值小于1个像素且分布均匀。 若匹配点数量不够，在Ground Control Points Selection对话框中选择Options?Automatically Generate Tie Points，重新设置参数寻找匹配点，直至符合要求。 2.5.4. 输出结果 a) 在Ground Control Points Selection对话框中，选择Options?Warp File， 选择待校正文件。 b) 在Registration Parameters对话框中，如图 34设置，点击OK输出。 图 34 配准参数设置 2.5.5. 检查匹配点 检查校正结果方法同几何校正检查方法。 ENVI正射校正 1、概述 ENVI4.8目前支持的正射校正包括两种模型:严格轨道模型(Pushbroom Sensor)和RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)，如表1所示。包括ALOS/PRISM、ASTER、IKONOS、OrbView-3、QuickBird、SPOT1-5、CARTOSAT-1(P5)、FORMOSAT-2、worldview-1校正模型,即将推出的ENVI4.6还将增加GeoEye-1、RADARSAT-2、KOMPSAT-2、TerraSAR-X传感器模型。 传感器 模型 文件 ALOS/PRISM RPC RPC文件 ASTER RPC RPC文件 CARTOSAT-1(P5) RPC RPC文件 FORMOSAT-2 Pushbroom 星历参数文件(METADATA.DIM) IKONOS RPC RPC文件(_rpc.txt) OrbView-3 RPC RPC文件(_metadata.pvl) QuickBird RPC RPC文件(.rpb) WorldView-1 RPC RPC文件(.rpb) SPOT5 Level 1A and 1B Pushbroom 星历参数文件(METADATA.DIM) 表1传感器模型 ENVI还具有根据星历表参数建立RPC文件来正射校正数据的功能(Map->Build RPCs)。也可以根据地面控制点(GCP)或者外方位元素(XS, YS, ZS, Omega, Phi, and Kappa)建立RPC文件，校正一般的推扫式卫星传感器、框幅式航空相片和数码航空相片。如图1为生成RPC文件面板。当获得的卫星数据提供的是轨道参数，诸如ALOS PRISM and AVINIR、ASTER、CARTOSAT-1、IKONOS、IRS-C、MOMS、QuickBird、WorldView-1，也可以利用这个功能来生成RPC文件做正射校正。 1 卫星图像正射校正 卫星图像正射校正与Image to Map方式的几何校正过程基本一致，主要包括打开数据文件、选择传感器校正模型、选择控制点、计算控制点误差、设置输出参数五个步骤，其中地面控制点位(X，Y，Z)，需要高程值。 2 无控制点正射校正 1 要打开一个文件，从ENVI主菜单中，选择file ?open image file。 2 在出现的Enter data filename文件选择对话框中，点击open file按钮，选择“无控制点”目录，从文件夹中选择po_101515_pan_0000000.tif文件，然后点击open。 3 在可用波段列表中，选择grey scale单选按钮，选择刚打开IKONOS影像文件的第一个波段，然后点击load band按钮显示该波段。 4 从ENVI主菜单栏中，选择file ?open external file?Digital Elevation?USGS DEM，选择“无控制点”目录的conus_USGS.dem文件，然后点击open。 5 在USGS DEM Input Parameters对话框中，输入ortho_dem.dat作为输出文件名，然后 。 点击ok 6 在可用波段列表中，选择grey scale单选按钮，点击ortho_dem.dat文件下所列的DEM影像。 7 在可用波段例表底部，点击display,1按钮，并选择New display。 8 点击load band按钮，把高程影像加载到一个新的显示窗口。 查看这些影像，这个影像区域的高程范围从海平面一直到245米。这个显著的地形起伏必然将给IKONOS影像带来几何上的误差。同时，也可以注意到DEM和IKONOS影像没有相同的地图投影，而且没有相同的像元大小，但是ENVI正射校正的工具可以解决这个问题，没有必要在正射校正前对两幅影像重新进行定义进行处理或者重采样。 运行正射校正程序 1 选择map?orthorectification?IKONOS?orthorectify IKONOS，打开正射校正工具。 2 在文件选择对话框中，选择po_101515_pan_0000000.tif文件，然后点击ok。 3 在随后出现的Enter orthorectification Parameters对话框中，输入下列参数。 Orthorectification Parameters对话框 Image Resampling是可以确定IKONOS影像中像元值的大小，它可以把当前影像转换到另外一个空间尺度。默认的重采样方法是Bilinear(双线性插值)，它能够对影像进行适当的平滑。Cubic convolution(三次卷积重采样)选项能够产生更加平滑的效果，而Nearest neighbor(最近邻法重采样)选项将不会改变初始值的像素值。Nearest neighbor选项将导致一个相对的不连续效果，但是如果想要在正射校正后的影像上进行分析，这将是唯一有效的选择，在本次实验中，选择默认的Bilinear选项。 Background value就是在最终影像中指定的边缘像素的像素值，一般设定为0。 Input Height指定了数字高程模型或者一个固定的高程值是否使用在整个影像中。因为我们已经有了DEM数据，这是一个更精确的选项，因此选择DEM选项，点击select DEM。并在随后出现的文件选择对话框中，选择先前生成的高程文件ortho_dem.dat。 DEM Resampling是一个确定像元值的方法，它将在内部进行计算，并生成同IKONOS 影像有相同方位和像素大小的高程影像。在这里，我们采用默认的Bilinear重采样法。 Geoid Offset为大地水准面超过影像拍摄地平均海平面的高度。大多数的高程影像都提供了每个像素相应地超过海平面的高程信息。正射校正仍然需要每个像素相应的超过椭球体的高程信息。要将DEM中平均海平面高程值转换成超过椭球体的高程值，必须把大地水准面高程加到DEM中。本次默认值为0。 对话框右边，都是与输出影像的范围和像元大小相关的参数，默认的参数值将从原始IKONOS影像的地理坐标信息中计算出来，如果想要改变输出的正射影像的投影，可以点击Change Proj…。 Orthorectified Image Filename就是输出文件的名字，在这里输入文件名ikonos_ortho.dat。 已经选定了所有的参数，点击ok，开始进行正射校正处理。 正射校正处理将花费几分钟的时间，当处理完成后，经正射校正的文件就会列出在可用波段列表中。 检查正射校正后的结果 1 在display,2中显示正射校正后的影像，当前display,2显示窗口显示的就是高程影像。 2 从显示窗口的菜单栏中，选择tool?link displays?link，对原始IKONOS影像和正射校正后的影像进行比较。 3 在其中的一个显示窗口中，点击鼠标左键，来查看另一幅影像，注意其几何信息的差异，特别是在两幅影像的右上角处，这就是正射校正后的结果。 3 利用地面控制点进行正射校正 利用控制点对IKONOS进行正射校正，首先要在IKONOS影像上找到明显的交叉点，作为地面控制点，通过GPS外业采集精确的位置和高程值，再输入到相应的地理坐标，这与影像的配准有点类似。 1 显示IKONOS影像和对应的DEM影像。 2 选择map ? orthorectification ? IKONOS ? orthorectify IKONOS with ground control。 3 将地面控制点的坐标值和高程输入到ground control points selection对话框中，点击add point，再点击show list就可以看到刚才输入的地面控制点值。 4 按照上述办法输入剩余的地面控制点值，待控制点的误差达到要求即可进行控制点信息的保存工作。建议尽量选择足够的控制点，并使这些点均匀分布在影像中。 5 在ground control points selection对话框中，选择file?save gcps w/map coords…。对控制点信息进行保存。 6 在ground control points selection对话框中，选择options ?orthorectify file，在select file to orthorectify对话框中，选择待校正的IKONOS影像po_101515_pan_0000000.tif。 7 在随后出现的Enter orthorectification Parameters对话框中，输入参数与图3.1相同，输入参数完毕对图像进行正射校正和保存。 4 自定义RPC正射校正 正射校正是对一个影像空间和几何畸变进行校正生成平面正射影像的处理过程。将相机或卫星模型与有限的地面控制点结合起来，可以建立正确的校正公式，产生正确的，经几何校正的具有地图精度级的正射影像。 (1) 扫描的框幅式航空像片; (2) 框幅中心投影的航空数码像片，如Vexcel UltraCamD等; (3) 线中心投影的航空数码像片，如ADS40、STARLABOTLS等; (4) 推扫式卫星传感器，包括ALOS PRISM/AVINIR、ASMOMS、QuickBird、WorldView-1、 SPOT，已知传感器参数的其他卫星。 自定义RPC正射校正的步骤为: 使用ENVI进行正射校正需要几个步骤来完成，不考虑采集数字影像数据的传感器和像片类型。这些步骤包括: 1 进行内定向(Interior Orientation，只针对航空像片而言):内定向将建立相机参数和航空像片之间的关系。它将使用航空像片间的条状控制点、相机框标(fiducial mark)和相机的焦距，来进行内定向。 2 进行外定向(Exterior Orientation)外定向将把航片或卫片上的地物点同实际已知的地面位置(地理位置)和高程联系起来。通过选取地面控制点，输入相应的地理坐标，来进行外定向。这个过程同影像到影像的配准(image to map registration)比较相似。 3 使用数字高程模型(DEM)进行正射校正，这一步将对航片和卫片进行真正的正射校正。校正的过程将使用定向文件、卫星位置参数，以及共线方程(collinearity equation)。共线方程是由以上两步，并协同数字高程模型共同建立生成的。 SPOT 4 PAN的正射校正: 1 准备数据 除SPOT4数据外，还需要6个以上的地面控制点信息(包括高程信息)以及一些图像的属性信息，包括焦距长度、像元大小、入射角大小、图像所在地区的DEM数据文件。 构建RPC文件 2 在ENVI中打开SPOT4图像数据，按照以下步骤构建RPC文件。 (1)在菜单中，选择Map ? Build RPC。在Select Input File对话框中，选择SPOT4图像数据文件，单击OK按钮，打开Build RPC对话框。下面设置Build RPC对话框参数: Type(相机类型):Pushbroom Sensor。 Focal Length(焦距长度):1082.0。 Principle Point x0(像中心坐标)和Principle Point y0(像中心坐标):0。 X Pixel Size(mm)和Y Pixel Size(mm)(X/Y像素大小):0.013。 Incidence Angle Along Track(沿轨道方向入射角):0。 Incidence Angle Across Track(垂直轨道方向入射角):16.8。 Sensor Line Along Axis(传感器前进方向轴):X。 Polynomial Orders(多项式系数):均选择2。 (2)在Build RPC对话框中，单击Select GCPs in Display 按钮，在打开的Select GCPs in Display对话框中，选择Select Projection for GCPs，设置控制点的投影参数，单击OK按钮，进入控制点选择界面(Exterior Orientation GCPs)。 (3)控制点的选择与几何校正中的选择方式一样。 (4)选择12个控制点，RMS控制在1个像素左右，在Exterior Orientation GCPs对话框中，选择Options-Export GCPs to Build RPCs Widget，根据控制点信息计算外方位元素。 (5)回到Build RPC对话框中，可以看到计算到的外方位元素。单击OK按钮，出现最 大与最小高程选择(Minimum Elevation、Maximum Elevation)，系统会自动计算一个默认值，可通过其他途径获取图像所在地区的高程信息。 (6)单击OK按钮，执行RPCs计算。 计算得到的RPCs信息会自动保存在数据文件的头文件中(.hdr),并与图像文件相关联。 第三步 执行正射校正 (1)在主菜单中，选择Map ?Orthorectification ?Generic RPC and RSM ?Orthorectify using RPC or RSM。在打开的Select File to Orthorectify对话框中选择SPOT4文件。 (2)在打开的Orthorectification Parameters对话框中，选择DEM文件等相应的正射校正输出参数。 (3)单击OK按钮，执行正射校正过程。 SPOT2/4 PAN正射纠正(基于DRG的控制点纠正) 下面就以DRG 作为控制点参考源，完成SPOT2 全色图像的正射纠正过程，练习数据放在“5-SPOT PAN 正射纠正”文件夹中。包括SPOT2 PAN L1 级数据、DEM 和DRG 数据。在正射校正之前，将“正射校正控制点选择修正”文件夹内的修正补丁装上。 (1) 选择主菜单->File->Open Image File，打开xiangfan-DEM.img 和DRG_mosaic.img文件。 (2) 在波段列表中，DRG_mosaic.img 右键选择Edit header ， 之后选择Edit Attributes-> Associae DEM File，选择xiangfan-DEM.img。这一步的目的是将DRG数据跟DEM 文件绑定。 (3) 选择主菜单->File->Open External File -> SPOT，打开SPOT PAN \ SCENE01\ IMAG_01.DAT，并在Display中显示。 (4) 在ENVI 主菜单中，选择Map->Orthorectification->spot-> Orthorectify SPOT with Ground Control，在文件对话框中选择SPOT 全色数据，单击OK，打开Ground Control Points Selection 面板。 (5) 在Ground Control Points Selection 面板中，单击Change Proj…按钮。选择Beijing 1954 6 Degree 111E 坐标系。 (6) 在Display 中以RGB 方式显示DRG_mosaic.img。 (7) 利用Display三个窗口的移动功能将spot pan 影像和DRG 文件显示在同一个位置。 (8) 在显示DRG_mosaic.img 的窗口中右键选择选择Pixel Locator 菜单，在弹出的面 板中有当前十字光标的坐标信息，单击Export 按钮自动将x(E)、y(N)、高程(Elev) 导入Ground Control Points Selection 面板中。 注:可以利用Display 中的Geographic Link 将待校正图像和参考影像的Display 进行大致的地理位置链接，可以辅助寻找同名点。 (9) 同样的方法选择9~12个控制点，分布均匀。 注:将所有点删除，在Ground Control Points Selection 面板中，选择File->restore GCPs from ASCII，选择“5-SPOT PAN 正射纠正\ GCP12.pts”导入控制点文件。 (10) 在Ground Control Points Selection 面板上，单击Show List 按钮，打开选择的控制点列表，可以用鼠标逐个选择浏览每个控制点情况。 (11) 控制点的RMS 为1.194个像素左右，约为11.94米的误差，基本符合精度要求。 (12) 在Ground Control Points Selection 面板中，选择Options->Orthorectify File，在文件选择框中选择。 (13) 在Orthorectification Parameters 面板中，单击Select DEM File 按钮，选择xiangfan-DEM.img 文件;单击Change proj…按钮选择输出投影坐标系:beijing 1954 6 Degree 111E;选择输出路径及文件名:spotpan-orth.img;其他选择默认。单击OK 执行正射校正。