实验三 遥感图像的几何校正

实验法三遥感图像的几何校正一实验目的通过实验操作，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。

二实验内容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，称为地理参考（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1）。

图1 Set Geo-Correction Input File对话框在Set Geo-Correction Input File对话框（图1）中，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（From Viewer），然后选择显示图像视窗。

其二：首先确定来自文件（From Image File），然后选择输入图像。

2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model）ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下：表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卫星图像正射校正其中，多项式变换（Polynomial）在卫星图像校正过程中应用较多，在调用多项式模型时，需要确定多项式的次方数（Order），通常整景图像选择3次方。

次方数与所需要的最少控制点数是相关的，最少控制点数计算公式为(（t+1）*(t+2))/2,式中t为次方数，即1次方最少需要3个控制点，2次方需要6个控制点，3次方需要10个控制点，依次类推。

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：（1） ERDAS图表面板菜单条：Session→Title Viewers（2）在Viewer1中打开需要校正的Landsat图像：nongdatu.img（3）在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像：nongdacankaotu.img 第二步：启动几何校正模块（Geometric Correction Tool）（1） Viewer1菜单条：单击Raster → Geometric Correction命令。

（2）打开Set Geometric Model对话框（图2）。

（3）选择多项式几何校正模型为Polynomial。

（4）单击OK按钮。

（5）同时打开Geo Correction Tools对话框（图3）和Polynomial Model Properties 对话框（图4）。

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数：（1）定义多项式次方（Polynomial Order）为3。

（2）定义投影参数：（Projection）(图略)。

（3）单击Apply按钮应用或单击Close按钮关闭。

（4）打开GCP Tool Reference Setup 对话框（图5）图2 Set Geometric Model对话框图5 GCP Tool Reference Setup 对话框图3 Geo Correction Tools对话框图4 Polynomial Model Properties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6）→在显示作为地理参考图像nongdacankaotu.img的Viewer2中点击左键→打开reference Map Information 提示框（图7）；→OK→此时，整个屏幕将自动变化为如图8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6 Viewer Selection Instructions 图7 reference Map Information提示框图8 控制点采点窗口第四步：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工具对话框中单击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，单击Create GCP图标，并在Viewer3中单击左键定点，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，单击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，单击Create GCP图标，并在Viewer 4中单击定点，系统将自动将参考点的坐标（X Reference、Y Reference）显示在GCP数据表中。

9、在GCP工具对话框中，单击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、不断重复步骤1-9，采集若干控制点GCP，直到满足所选定的几何校正模型为止，而后，每采集一个Input GCP，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。

采集GCP以后，GCP数据表如图9所示。

图 9 GCP Tool 对话框与GCP数据表第五步：采集地面检查点（Ground Check Point）以上采集的 GCP的类型均为Control Point(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Check Point(检查点)，用于检验所建立的转换方程的精度和实用性。

如果控制点的误差比较小的话，也可以不采集地面检查点。

（略）第六步：计算转换模型（Compute Transformation）在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模式(Compute Transformation)，所以，随着控制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成。

下面是转换模型的查阅过程：在Geo-Correction Tools对话框中，点击Display Model Properties 图标，打开Polynomial Model Properties（多项式模型参数）对话框（图10），可以查阅模型参数，并记录转换模型。

图10 Polynomial Model Poperties对话框第七步：图像重采样（Resample the Image）重采样（Resample）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。

Nearest Neighbor：邻近点插值法，将最邻近象元值直接赋予输出象元。

Bilinear Interpolation：双线性插值法，用双线性方程和2×2窗口计算输出象元值。

Cubic Convolution：立方卷积插值法，用三次方程和4×4窗口计算输出象元值。

图像重采样过程：首先，在Geo-Correction Tools对话框中单击Image Resample 图标，打开 Resample （图像重采样）对话框（图2-11），在Image Resample对话框中，定义重采样参数。

→输出图像文件名（Output File）:resample.img。

→选择重采样方法（Resample Method）:Nearest Neighbor。

→定义输出图像范围（Output Corners）：在ULX、ULY、LRX、LRY微调框中分别输入需要的数值。

→定义输出像元的大小（Output Cell Sizes）：X值30/Y值30.→设置输出统计中忽略零值:即选中Ignore Zero in Stats复选框。

→设置重新计算输出默认值（Recalculate Output Defaults），设Skip Factor为10。

→单击OK按钮。

图11 Resample 对话框第八步：保存几何校正模式（Save rectification Model）在Geo-Correction Tools对话框中点击Exit按钮，退出几何校正过程，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（*.gms），以便下一次直接利用。

第九步：检验校正结果（Verify rectification Result）基本方法：同时在两个窗口中打开两幅图像，一幅是校正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过窗口地理连接（Geo Link/Unlink）功能及查询光标(Inquire Cursor)功能进行目视定性检验。

具体过程如下：①打开两个平铺图像窗口在菜单条单击File/Open/Raster Option命令，选择图像文件。

或在ERDAS图标面板单击Session/Tile Viewers命令，选择平铺窗口。

②建立窗口地理连接关系在Viewer1中右击，在快捷菜单中选择Geo Link/Unlink命令。

在Viewer2中单击，建立与Viewer1的连接。

③通过查询光标进行检验在Viewer1中右击，在快捷菜单中选择Inquire Cursor命令，打开光标查询对话框。

在Viewer1中移动查询光标，观测其在两屏幕中的位置及匹配程度，并注意光标查询对话框中数据的变化。