遥感地质校正方法概括

1.实验目的与任务：

（1）了解几何校正的原理；

（2）学习使用ENVI软件进行几何校正；

2.实验设备与数据：

设备：遥感图像处理系统ENVI

数据：TM数据 

3 几何校正的过程：

注意：几何校正一种是影像对影像，一种是影像对地图，下面介绍的是影像对影像的配准或几何校正。

1.打开参考影像（base）和待校正影像：分别打开，即在display#1,display#2中打开；

2．在主菜单上选择map->Registration->select GCPs：image to image

3 .出现窗口Image to Image Registration，分别在两边选中DISPLAY 1（左）,和DISPLAY 2（右）。 BASE图像指参考图像而warp则指待校正影像。 选择OK!

4. 现在就可以加点了：将两边的影像十字线焦点对准到自己认为是同一地物的地方，就可以选择ADD POINT添加点了。（PS：看不清出别忘记放大） 如果要放弃该点选择右下脚的delete last point，或者点show point弹出image to image gcp list窗口，从中选择你要删除的点，也可以进行其他很多操作，自己慢慢研究，呵呵。选好4个点后就可以预测：把十字叉放在参考影像某个地物，点选predict则待校正影像就会自动跳转到与参考影像相对应的位置，而后再进行适当的调整并选点。

5.选点结束后，首先把点保存了 ：ground control points->file->save gcp as ASCII..

当然你没有选完点也可以保存，下次就直接启用就可以：ground control points->file->restore gcps from ASCII...

6.接下来就是进行校正了：在ground control points.对话框中选择：

options->warp file(as image to map)

在出现的imput warp image中选中你要校正的影像，点ok进入registration parameters对话框：

首先点change proj按钮，选择坐标系

然后更改象素的大小，如果本身就是你所需要大小则不用改了

最后选择重采样方法（resampling）,一般都是选择双线性的（bilinear），最后的最后选择保存路径就OK了

几何校正的方法（较全面的）

5. 选择控制点

1.从ENVI主菜单栏中，选择Map → Registration → Select GCPs: Image to Image。

2.在Image to Image Registration对话框中，点击并选择Display #1，作为Base Image。点击Display #2，作为Warp Image。

3.点击OK，启动配准程序。

多项式纠正法校正的次数

查看地面控制点列表

增加一个控制点

校正图像的控制点的坐标

基准图像的控制点的坐标

①

RMS Error (Root mean square error均方根误差)，可以显示总的RMS误差。为了最好的配准，应该试图使 RMS 误差最小化。

Predict 预测点坐标功能

4.通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点，在Ground Control Points Selection对话框中，点击Add Point，把该地面控制点添加到列表中。点击Show List查看地面控制点列表。

注意：

(1)同名控制点的要求：分布均匀，不少于30个。

(2)一旦已经选择了至少5个地面控制点以后，RMS误差就会显示出来。（RMS误差是基于一个适于点的一次多项式（a first order polynomial）计算的，它的大小表明了点是否正确输入（如果误差较大，你可能需要编排基准位置）。）

(3)一旦已经选择了至少3个地面控制点以后，在标准影像选好控制点之后，就可以用Predict预测出校正影像同名控制点的大致位置。

(4)点击Show List,显示控制点列表：

“Order Points by Error”,按RMS误差大小的顺序排列控制点；

“Clear all points”，清除所有的控制点

“On/Off”, 开启或关闭点，即是否让所选的高亮度的控制点（如上图中的#5）参与校正

“Delete”，删除所选高亮度的控制点

5.保存地面控制点坐标：从Ground Control Points Selection对话框中，选择File → Save  GCPs to ASCII，输入文件名，保存。

6. 校正影像

我们可以校正显示的影像波段，也可以同时校正多波段影像中的所有波段。这里我们对整个影像进行校正。

1.从Ground Control Points Selection对话框中，选择Options → Warp File。

保存校正后影像

⑤

①

①

输出图像范围

校正参数设置

(1)①ENVI 提供三种校正方法：RST法(Rotation旋转、Scaling缩放、translation平移)、多项式法（polynomial）和三角校正法(Delaunay triangulation)。

A.RST 纠正是最简单的方法，需要三个或更多的 GCPs 运行图像的旋转、缩放和平移。The RST warping algorithm uses an affine transformation（仿射变换）:

x = a1 + a2 X + a3 Y

y = b1 + b2 X + b3 Y

6个参数，至少要3个控制点。这种算法没有考虑图像校正时的“shearing（切变）”。为了允许切变，应该使用一阶的多项式校正法。虽然RST方法是非常快的，但是，在大多数情况下，使用一阶的多项式法校正能得到更加精确的结果。

B.多项式校正（polynomial），可以实现 1 次到 n 次多项式纠正。在 “Degree”里输入需要的次数，可以得到的次数依赖于选择的控制点数（#GCPs），要求(次数+1)2 < = #GCPs，比如说希望degree=2，#GCPs必须>=9。考虑到切变，一阶的多项式法校正算法如下：

x = a1 + a2 X + a3 Y + a4 XY 

y = b1 + b2 X + b3 Y + b4 XY

C.三角法校正（Triangulation）实际上是运用了德洛内（Delaunay）三角测量法。Delaunay三角测量法就是利用不规则空间 GCPs建立Delaunay三角形（由与相邻Voronoi多边形 <即泰森多边形> 共享一条边的相关点连接而成的三角形）并把值内插到所输出的格网中。

Zero Edge选择是否要在三角测量纠正数据的边缘，用单个像元的背景颜色作边界。选择这一项，将避免一个也许出现在纠正图像的边缘“托影(smearing)”效果。For triangulation warping, use the Zero Edge toggle button to select whether or not you want a one-pixel border of background color at the edge of the warp data.

(2)重采样(Resampling) 的三种方法：最邻近法(Nearest Neighbor)、双线性内插法(Bilinear interpolation)、三次卷积法(Cubic Convolution)

(3)在“Background Value”里，输入 DN （Digital number）值，设定背景值（在纠正图像里，DN 值用于填充没有图像数据显示的区域）

(4)输出图像大小范围（Output image Extent）⑤由纠正输入图像的包络矩形大小自动设定。所以，输出的纠正图像大小通常与基图像(Base image)的大小不一样。输出大小的坐标由基图像坐标决定。所以，左上角的值（upper-left corner values）一般也不是（0，0），而是显示的从基图像左上角原点计算的X和Y值。这些偏移值被储存在文件头里，并允许基图像和纠正图像的动态覆盖（叠置），尽管它们的大小不同。

(5)选择输出到 “File” 或 “Memory”，File保存为文件，Memory保存在内存中。

(6)Click OK.  ENVI 会把结果直接输出可用波段列表（Available Bands List）.

2.在Registration Parameters对话框中的Warp Method按钮菜单中，选择RST。在Resampling的按钮菜单中选择Nearest Neighbor重采样法。

3.输入文件名2002RST_NN，点击OK。

4.重复步骤1和步骤2，还是使用RST校正法，但是要相应地选择Bilinear和Cubic Convolution重采样法。

5.将结果分别输出到2002RST_Bilin和2002RST_ Cubic文件中。

6.再一次重复步骤1和步骤2，这一次选择一次多项式Polynomial校正法，并使用Cubic Convolution重采样法。然后再选择Delaunay三角网的Triangulation校正法，相应地使用Cubic Convolution重采样法。

7.将结果分别输出到2002Poly_ Cubic和2002Tri_ Cubic文件中。

7. 比较结果

使用动态链接来比较校正结果：

1.在可用波段列表(Available Bands List)中，选择2002RST_NN文件。在Display #下拉式按钮中选择New Display，点击Load Band将该文件加载到一个新的显示窗口中。

2.在主影像窗口中，点击鼠标右键，选择Link Displays，使用动态链接。

3.在Link Displays对话框中，点击OK，把标准影像（BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp）和已添加了地理坐标的2002RST_NN影像链接起来。

4.在主影像显示窗口中，点击鼠标左键，使用动态链接功能，对标准影像和校正后的影像进行比较。

5.同理，将2002RST_Bilin和2002RST_ Cubic影像分别加载到新的显示窗口中，使用影像动态链接功能，比较采用三种不同的重采样法（最邻近法、双线性内插法和三次卷积法）所产生的效果。

6.在相应的主影像窗口中，选择File → Cancel，关闭2002RST_NN（RST校正，最近邻法重采样）和2002RST_Bilin（RST校正，双线性内插法重采样）影像的显示窗口。

7.将2002Poly_ Cubic和2002Tri_ Cubic影像分别加载到新的显示窗口中，使用影像动态链接功能，同2002RST_ Cubic影像（RST校正）进行比较，比较采用三种不同校正方法（RST、1次多项式和Delaunay三角网）对影像几何信息所产生的效果。

8.使用动态链接功能，与带有地理坐标的标准影像进行比较。

8. 查看地图坐标

1.从主影像窗口菜单栏中，选择Tools → Cursor Location/Value，或者在主影像窗口直接右键选择Cursor Location/Value也可以。

2.浏览带地理坐标的数据集，注意不同的重采样法和校正法对数据值所产生的效果。

3.选择File → Cancel，关闭该对话框。

9. 关闭ENVI

另外的看法

这几种方法在ENVI中均是可以选择的.

通过具体的例子说明一下ENVI中配准的实现过程:

  先打开两幅图

选择MAP>registration>select GCPS:image to image(因为两幅均为影像,如果一幅是图像另一幅是地图,则选择image to map)

点击OK

就可以在两幅图上进行选点了

控制点的颜色可以在窗口的file>preferences中修改

选好一个点后就用add point,当然不好的点还可以删掉,用hide list ,可以打开所选点的列表

从此表中,我们可以看到各点的X轴和Y轴误差,以及RMS误差,而在

中,我们可以看到总的RMS

选好点后,做保存

想要看看配准的结果是否好,可以使用影像窗口中的tools>link>link displays

进行纠正: 选择MAP>registration>warp from GCPS:image to image

输入待纠正的图像和基准的图像

在warp method中可以选择多项式,三角测量,RST

重采样中可以选择上面介绍的三种方法

本章的重点和难点：

本章的重点是理解引起几何畸变的原因及进行几何纠正的原理与方法，难点是理解为什么不使用直接成图法进行几何变换，而要使用重采样成图法间接成图。关于这一点，需要进行试验，让学生明白直接成图可导致图像出现不规则的数据空白，而间接的重采样可以避免这种现象。

ERDAS几何校正

一、实习目的

1．掌握遥感图像几何校正的主要过程；

2．学习几何校正中控制点选择、方法选择等方法。

二、实习步骤

1．图像几何校正之前，首先对ERDAS IMAGINE图像几何校正过程中的几个普遍性问题介绍一下，这里主要以资源卫星为主介绍：

1）图像几何校正途径

（1）通过数据预处理方式启动几何校正模块

ERDAS图标面板菜单条：Main→Data preparation菜单→Image Geometric Correction→打开Set Geo- Correction input File对话框

ERDAS图标面板工具条：点击Data pre图标→Image Geometric Correction→打开Set Geo- Correction input File对话框

在Set Geo- Correction input File对话框需要确定校正图像，有两种选择情况：

其一：首先确定来自视窗……；其二：首先确定来自文件……

（2）通过视窗栅格操作途径启动几何校正模块

这种途径是首先在一个视窗中打开需要校正图像，然后在栅格操作菜单中启动几何校正模块。

2）几何校正模型

ERDAS提供图像几何校正计算模型有7种，其中，多项式变换（Polynomial）在卫星图像校正过程种应用较多。

3）几何校正采点模式

ERDAS IMAGINE系统提供9种控制点模式，仔细分析后可归纳为三大类：视窗采点模式（Viewer to Viewer），文件采点模式（File to Viewer），地图采点模式（Map to Viewer）。它们分别应用不同的情况：

如果已经拥有需要校正图像区域的数字地图、或经过校正的图像或注记图层的话，就可以应用第一种模式（视窗采点模式），直接以数字地图、或经过校正的图像、或注记图层作为地理参考，在另一视窗中打开相应的数据层，从中采集控制点。

如果事先已经通过GPS测量、或摄影测量、或其他途径获得了控制点的坐标数据，并保存为ERDAS IMAGINE的控制点文件格式或ASCII数据文件的话，就应该调用第二种类型（文件采点模式），直接在数据文件中读取控制点坐标。

如果前两种条件都不符合，只有硬拷贝的地图或图纸坐标作为参考的话，则只好采用第三种类型（地图采点模式），要么首先在地图上选点并量算坐标，然后通过键盘输入坐标数据；要么在地图上选点后，借助数字化仪来采集控制点坐标。

2．资源卫星图像校正的一般流程

第一步：显示图像文件

打开两个视窗，并将两个视窗平铺放置，然后分别打开需要校正的图像和作为地理参考的校正过的图像。

第二步：启动校正模块

根据前面介绍可采用两种方式启动几何校正模块。

第三步：启动控制点工具

根据前面介绍可选择采点模式，最后整个屏幕将自动变化进入控制点采集状态。

第四步：采集地面控制点

在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和相当繁重的工作。需要有足够的耐心，要求寻找明显的地物特征点。

第五步：采集地面检查点

采集地面控制点为了用于计算，建立转换模型及多项式方程。采集地面检查点为了用于检验建立的转换方程的精度和实用性。

第六步：计算转换模型

第七步：图像重采样

第八步：保存几何校正模型

第九步：检验校正结果