Question

实验二十 遥感图像正射校正

Answer 1

一、实验目的

通过运用ENVI软件对灌阳地区QuickBird-2遥感影像作对倾斜改正和投影差改正，消除由于系统因素和地形引起的几何畸变，将影像重采样成正射影像，加深对遥感影像正射校正处理的理解，掌握其ENVI软件操作要领。

二、实验内容

①无控制点（Orthorectify传感器类型）正射校正；②有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正；③有控制点和无控制点正射校正结果差异对比。

三、实验要求

①掌握无控制点的正射校正处理方法；②掌握有控制点的正射校正处理方法；③编写实验报告。

四、技术条件

①灌阳地区QuickBird遥感数据；②与灌阳地区QuickBird-2影像数据匹配的DEM数据；③灌阳地区地面控制点数据；④微型计算机；⑤ENVI软件；⑥ACDSee软件（ver.4.0以上）。

五、实验步骤

ENVI支持的正射校正包括两种模型：RPC有理多项式系数（Rational Polynomial Coeffciient）和严格轨道物理模型（Pushbroom Sensor）,ENVI也可以根据卫星数据提供的轨道参数，生成RPC文件进行正射校正（Map>Build RPCs）。

ENVI提供无控制点（Orthorectify传感器类型）和有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）两种正射校正方式。其中无控制点（Orthorectify传感器类型）正射校正方式校正精度取决于RPC文件的定位精度和DEM 数据的分辨率，而有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正方式校正精度不仅取决于RPC文件的定位精度和DEM 数据的分辨率，还利用地面控制点参与正射校正提供了校正精度。具体操作步骤如下。

1.无控制点（Orthorectify传感器类型）正射校正

（1）在ENVI主菜单中，选择“File>Open Exteranl File>QuickBird>GeoTIFF”，选择待校正的灌阳地区QuickBird影像。这里需要注意，当对SPOT5数据作正射校正时，选择数据格式时要选择DIMAP格式。

（2）在ENVI 主菜单中，选择“File>Open Image File”，打开灌阳地区DEM数据。

（3）选择传感器校正模型：在ENVI主菜单中，选择“Map>Orthorectifciation”，选择对应的传感器模型及校正方式，这里我们选择“QuickBird>Orthorectify QuickBird”，选择待校正灌阳地区QuickBird影像，点击【OK】按钮，将出现“Orthorectification Parameters”对话框（图20-1）。

图20-1 Orhtorectification参数设置对话框

（4）在“Orthorectification Paramcters”对话框中，需要设置以下参数。

◎图像重采样方法（Image Resampling）：Bilinear。

◎背景值（Background）: 0。

◎输入高程信息（Input Height）：有DEM 数据（DEM）和平均海拔（Fixed）两种方式。本次实验选择DEM 方式，点击【Select DEM File】按钮，选择打开的DEM数据。

◎DEM 重采样方法（DEM Resampling）: Bilinear,ENVI自动对DEM 进行重采样，生成与校正影像投影和分辨率一致的数据。

◎高程修正系数（Geoid offset）: DEM 的高程值是绝对高程（地面点到大地水准面的距离），用于正射校正的RPC高程是位势高度（Geopotential Height），这种高度之间相差不大，填写修正参数可以提高一定的正射校正精度。修正参数可以根据图像中心点的经纬度在网站http://www.ngs.noaa.gov/cgi-bin/GEOID STUFF/geoid99 promptl.prl中查询。

◎设置输出结果投影参数（Change Projection）：点击【Change Projection】按钮选择需要的投影方式。

◎输出像元大小（X Pixel Size、y Pixel Size）：输入像元大小值。

（5）选择输出路径及文件名，点击【OK】按钮完成正射校正。

2.有控制点（Orthorectify传感器类型with Ground Control）正射校正

（1）在ENVI主菜单中选择“File>Open External File>QuickBird>GeoTIFF”，选择待校正的灌阳地区QuickBird影像，并使之显示在“Display”中。这里需要注意，当对SPOT5数据作正射校正时，选择数据格式时要选择DlMAP格式。

（2）在ENVI主菜单中选择“File>Open Image File”，打开灌阳地区DEM数据。

（3）选择传感器校正模型。在ENVI主菜单中选择“Map>Orthorectification”，选择对应的传感器模型及校正方式，这里选择“QuickBird>Orthorectify QuickBird with Ground Control”，打开“Ground ControlPoints Selection”对话框（图20-2）。

图20-2 地面控制点选取对话框

（4）选择地面控制坐标的方法可参考本书实验十二中的实验操作步骤。控制点的高程信息可以从DEM数据中读取。

系统根据GCP（3个以上）自动计算RMS Error值，注意这里RMS Error值是以像素为单位。

（5）选择完地面控制点后，在“Ground Control Points Selection”对话框中选择“Option>Orthorectify File”，在文件选择对话框中选择待校正的QuickBird影像，点击【OK】按钮，打开“Orthorectification Parameters”对话框（图20-1）。

（6）“Orthorectification Parameters”对话框参数设置方法同无控制点（Orthorectify传感器类型）的正射校正方法参数设置。

（7）选择输出路径及文件名，点击【OK】按钮完成正射校正。

3.有控制点和无控制点正射校正结果差异对比

完成上述操作后，对灌阳地区QuickBird遥感影像作有控制点和无控制点正射校正，将有控制点校正和无控制点校正的结果分别在“Display”中显示，利用“Geographic Link”功能对比查看两个的结果差异，用WORD文档记录，取名为《有控制点和无控制点正射校正结果差异》，存入自己的工作文件夹。

六、实验报告

（1）简述实验过程。

（2）回答问题：①为何要进行遥感影像正射校正？②通过Geographic Link功能，对比有控制点和无控制点进行正射校正遥感影像的差异，以及进行正射校正和不进行正射校正遥感影像的差异，分析差异产生的原因。

实验报告格式见附录一。