遙感圖像的幾何校正實驗報告

實驗報告實驗名稱遙感圖像的幾何校正班級：學(xué)號：姓名：實驗時間：年月日星期得分：批改時間：年月日實驗教師(簽名)：一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實習(xí)操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本原理和和方法，理解遙感圖像幾何校正的意義。二、實驗環(huán)境操作系統(tǒng)：WindowsXP軟件：ErdasImagine8.4三、實驗內(nèi)容ERDAS軟件中圖像預(yù)處理模塊下的圖像幾何校正。幾何校正的必要性：由于遙感平臺位置和運動狀態(tài)的變化、地形起伏、地球表面曲率、大氣折射、地球自轉(zhuǎn)等因素的影響，遙感圖像在幾何位置上會發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應(yīng)不準確，地物形狀不規(guī)則變化等畸變，稱為遙感圖像的幾何畸變。產(chǎn)生畸變的圖像給定量分析及位置配準造成困難，因此在遙感數(shù)據(jù)接收后需要對圖像進行幾何校正以使其能夠反映出接近真實的地理狀況。幾何校正的原理：遙感影像相對于地圖投影坐標系統(tǒng)進行配準校正，即要找到遙感影像與地圖投影坐標系統(tǒng)之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，通過這種函數(shù)關(guān)系可計算出原遙感影像中每個像元在地圖投影坐標系統(tǒng)上的位置從而得到校正后的圖像。Erdas軟件中提供了7中幾何校正的模型，具體如下：表1幾何校正計算機模型與功能模型功能Affine圖像仿射變換（不做投影變換）Polynomial多項式變換（同時作投影變換）Reproject投影變換（轉(zhuǎn)換調(diào)用多項式變換）RubberSheeting非線性變換、非均勻變換Camera航空影像正射校正LandsatLandsat衛(wèi)星圖像正射校正SpotSpot衛(wèi)星圖像正射校正在本次實驗中采用的是Polynomial(多項式變換)的模型，通過在遙感影像和參考圖像上分別選取相應(yīng)的控制點，求出二元二次多項式函數(shù)：，得到變換后的圖像坐標（x′,y′）與參考圖像坐標的關(guān)系，從而對圖像進行幾何校正。四、實驗步驟運行ErdasImagine軟件第一步：顯示圖像文件在Erdas圖標面板中單擊Viewer圖標兩次，打開兩個視窗：Viewer1和Viewer2；在Viewer1視窗下打開需要校正的遙感影像guangzhou.img，在Viewer2視窗下打開參考圖像guangzhou.jpg；第二步：啟動幾何校正模塊（SetGeometricModel）單擊Viewer1視窗菜單欄中的Raster→GeometricCorrection→打開SetGeometricModel對話框(見圖1)→選擇多項式幾何校正模型Polynomial→OK→打開GeometricCorrectionTools對話框（見圖2）和PolynomialModelProperties對話框（見圖3）→在PolynomialModelProperties對話框中定義多項式次方（PolynomialOrder）為2（見圖3）→單擊Apply→單擊Close→打開GCPToolReferenceSetup對話框（見圖4）圖1SetGeometricModel對話框圖2GeometricCorrectionTools對話框圖3PolynomialModelProperties對話框圖4GCPToolReferenceSetup對話框第三步：啟動控制點工具首先在GCPToolReferenceSetup對話框（圖4）中選擇采點模式：→選擇ExistingViewer→OK→打開ViewerSelectionInstructions指示器（見圖5）→在參考圖像Viewer2中單擊左鍵→打開ReferenceMapInformation提示框（見圖6）→OK→彈出ApproximateStatistics提示框（見圖7）→OK→此時，整個屏幕將自動變化為如圖8所示的狀態(tài)，表明控制點工具已啟動，進入控制點采點狀態(tài)圖5ViewerSelectionInstructions指示器圖6ReferenceMapInformation提示框圖7ApproximateStatistics提示框圖8控制點采點第四步：采集地面控制點在Viewer1中移動關(guān)聯(lián)方框的位置，尋找明顯的地物特征點，單擊GeometricCorrectionTools對話框中的圖標，進入控制點選取狀態(tài)，點擊所選擇的地物特征點；然后在Viewer2中移動關(guān)聯(lián)方框的位置，尋找對應(yīng)的地物特征點，同樣點擊，再單擊相應(yīng)的地物特征點；重復(fù)以上步驟6次直至6個控制點選擇完畢（二次多項式需要6個點來確定）；單擊下方GCPTool對話框中的圖標，在Viewer1中選擇第7個點，從而得到RMSError（見圖9），從中判斷上一步所選控制點的準確性（一般要求RMSError要小于0.5，若沒有達到要求應(yīng)重新選點或者對所選點進行調(diào)整）圖9RMSError圖10多項式第五步：計算轉(zhuǎn)換模型在控制點采集過程中，隨著控制點采集的完成，轉(zhuǎn)換模型就自動生成，單擊GeometricCorrectionTools對話框中的圖標→Transformation可以查閱多項式參數(shù)（見圖10）第六步：圖像重采樣重采樣過程是指依據(jù)未校正圖像的像元值，計算生成一幅校正圖像的過程在GeometricCorrectionTools對話框中選擇圖標→在彈出的Resample對話框（見圖11）中輸入重采樣后的圖像文件名guangzhou123.img→OK圖11→在Viewer中打開guangzhou123.img即可看到幾何校正后的圖像實驗完畢五、實驗結(jié)果與討論校正前遙感影像、校正后遙感影像參考圖像通過以上三幅圖像的對比，可以發(fā)現(xiàn)校正后的圖像相對于校正前的圖像河流走勢等圖像信息發(fā)生了變化，像元的坐標發(fā)生了變化，而其變化后的地物特征更加接近參考圖像的地物特征。六、實驗心得與體會通過本次上機實驗及實驗報告的撰寫，對遙感圖像幾何校正的原理、方法和具體步驟有了一個清晰的認識，幾何校正能在很大程度上對遙感影像在幾何位置上發(fā)生的變化進行調(diào)整，減少地形起伏、地球曲率等因素對遙感影像的影響，從而為各種科學(xué)研究提供反應(yīng)真是情況的遙感影像。在幾何校正的過程中應(yīng)注意操作的規(guī)范性和態(tài)度的嚴謹，尤其在控制點的采點過程中應(yīng)注意以下內(nèi)容：控制點選取的最低限額是按未知系數(shù)的多少來確定的。一次多項式有6個系數(shù)，需要6個方程來求解，因此需要3個控制點的3對坐標值，及6個坐標數(shù)。二次多項式有12個系數(shù)，需要12個方程，即6個控制點。依次類推，對于n次多項式，控制點的最少數(shù)目為（n+1）（n+2）/2；在條件允許的情況下，控制點的選取要大于最低數(shù)