實(shí)驗(yàn)二使用ENVI進(jìn)行正射校正.doc

實(shí)驗(yàn)二使用ENVI進(jìn)行正射校正1正射校正正射校正是對一個(gè)影像空間和幾何畸變進(jìn)行校正生成平面正射影像的處理過程。將相機(jī)或衛(wèi)星模型與有限的地面控制點(diǎn)結(jié)合起來，可以建立正確的校正公式，產(chǎn)生正確的，經(jīng)幾何校正的具有地圖精度級(jí)的正射影像。2 使用ENVI進(jìn)行正射校正的步驟使用ENVI進(jìn)行正射校正需要幾個(gè)步驟來完成，不考慮采集數(shù)字影像數(shù)據(jù)的傳感器和像片類型。這些步驟包括：1 進(jìn)行內(nèi)定向（Interior Orientation，只針對航空像片而言）：內(nèi)定向?qū)⒔⑾鄼C(jī)參數(shù)和航空像片之間的關(guān)系。它將使用航空像片間的條狀控制點(diǎn)、相機(jī)框標(biāo)（fiducial mark）和相機(jī)的焦距，來進(jìn)行內(nèi)定向。2 進(jìn)行外定向（Exterior Orientation）外定向?qū)押狡蛐l(wèi)片上的地物點(diǎn)同實(shí)際已知的地面位置（地理位置）和高程聯(lián)系起來。通過選取地面控制點(diǎn)，輸入相應(yīng)的地理坐標(biāo)，來進(jìn)行外定向。這個(gè)過程同影像到影像的配準(zhǔn)（image to map registration）比較相似。3 使用數(shù)字高程模型（DEM）進(jìn)行正射校正，這一步將對航片和衛(wèi)片進(jìn)行真正的正射校正。校正的過程將使用定向文件、衛(wèi)星位置參數(shù)，以及共線方程（collinearity equation）。共線方程是由以上兩步，并協(xié)同數(shù)字高程模型共同建立生成的。在進(jìn)行正射校正之前，需要考慮影像空間分辨率的大小。正射校正的處理同ENVI影像配準(zhǔn)有所不同，它有三個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)：DEM的像元大小輸出影像的像元大小正射校正后輸出影像的像元大小允許對任何像元大小的影像進(jìn)行處理，但是這些參數(shù)將對輸出結(jié)果有很大的影響。理想情況下，DEM的像元大小應(yīng)該同要?jiǎng)?chuàng)建的輸出正射影像大小相同（或者更?。?。如果DEM分辨率明顯大于所需的輸出分辨率，那么得到的正射校正影像結(jié)果將有了一些明顯的誤差。在結(jié)果影像中，這些誤差成階梯狀或塊狀分布，這種情況通常發(fā)生在像素集群的邊緣處，這些位置通常會(huì)被賦予相同的DEM高程。因此在ENVI中進(jìn)行正射校正之前，要使用Basic Tools Resize Images（spatial/spectral），將重采樣成所需的輸出正射影像的分辨率。在這里建議使用雙線性插值法（bilinear interpolation）進(jìn)行重采樣。這次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)為IKONOS數(shù)據(jù)，由美國space Imaging和Digital Globe公司提供。ENVI中的IKONOS影像的正射校正功能將使用RPC相機(jī)模型，RPC工具既不需要DEM文件，也不需要地面控制點(diǎn)。3 查看正射校正所涉及的影像1要打開一個(gè)文件，從ENVI主菜單中，選擇file open image file。2 在出現(xiàn)的Enter data filename文件選擇對話框中，點(diǎn)擊open file按鈕，選擇envidata目錄下的ortho子目錄，從文件夾中選擇po_101515_pan_0000000.tif文件，然后點(diǎn)擊open。3 在可用波段列表中，選擇grey scale單選按鈕，選擇剛打開IKONOS影像文件的第一個(gè)波段，然后點(diǎn)擊load band按鈕顯示該波段。4 從ENVI主菜單欄中，選擇file open external fileDigital ElevationUSGS DEM，選擇進(jìn)入envidata目錄下的ortho子目錄的conus_USGS.dem文件，然后點(diǎn)擊open。5 在USGS DEM Input Parameters對話框中，輸入ortho_dem.dat作為輸出文件名，然后點(diǎn)擊ok。6在可用波段列表中，選擇grey scale單選按鈕，點(diǎn)擊ortho_dem.dat文件下所列的DEM影像。7 在可用波段例表底部，點(diǎn)擊display1按鈕，并選擇New display。8 點(diǎn)擊load band按鈕，把高程影像加載到一個(gè)新的顯示窗口。查看這些影像，這個(gè)影像區(qū)域的高程范圍從海平面一直到245米。這個(gè)顯著的地形起伏必然將給IKONOS影像帶來幾何上的誤差。同時(shí)，也可以注意到DEM和IKONOS影像沒有相同的地圖投影，而且沒有相同的像元大小，但是ENVI正射校正的工具可以解決這個(gè)問題，沒有必要在正射校正前對兩幅影像重新進(jìn)行定義進(jìn)行處理或者重采樣。運(yùn)行正射校正程序1選擇map orthorectification IKONOS orthorectify IKONOS，打開正射校正工具。2 在文件選擇對話框中，選擇po_101515_pan_0000000.tif文件，然后點(diǎn)擊ok。3在隨后出現(xiàn)的Enter orthorectification Parameters對話框中，輸入下列參數(shù)。21 orthorectification Parameters對話框 Image Resampling是可以確定IKONOS影像中像元值的大小，它可以把當(dāng)前影像轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)空間尺度。默認(rèn)的重采樣方法是Bilinear（雙線性插值），它能夠?qū)τ跋襁M(jìn)行適當(dāng)?shù)钠交?。Cubic convolution（三次卷積重采樣）選項(xiàng)能夠產(chǎn)生更加平滑的效果，而Nearest neighbor（最近鄰法重采樣）選項(xiàng)將不會(huì)改變初始值的像素值。Nearest neighbor選項(xiàng)將導(dǎo)致一個(gè)相對的不連續(xù)效果，但是如果想要在正射校正后的影像上進(jìn)行分析，這將是唯一有效的選擇，在本次實(shí)驗(yàn)中，選擇默認(rèn)的Bilinear Background value就是在最終影像中指定的邊緣像素的像素值，一般設(shè)定為0 Input Height指定了數(shù)字高程模型或者一個(gè)固定的高程值是否使用在整個(gè)影像中。因?yàn)槲覀円呀?jīng)有了DEM數(shù)據(jù)，這是一個(gè)更精確的選項(xiàng)，因此選擇DEM選項(xiàng)，點(diǎn)擊select DEM。并在隨后出現(xiàn)的文件選擇對話框中，選擇先前生成的高程文件ortho_dem.dat。 DEM Resampling是一個(gè)確定像元值的方法，它將在內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算，并生成同IKONOS影像有相同方位和像素大小的高程影像。在這里，我們采用默認(rèn)的Bilinear重采樣法。 Geoid Offset為大地水準(zhǔn)面超過影像拍攝地平均海平面的高度。大多數(shù)的高程影像都提供了每個(gè)像素相應(yīng)地超過海平面的高程信息。正射校正仍然需要每個(gè)像素相應(yīng)的超過橢球體的高程信息。要將DEM中平均海平面高程值轉(zhuǎn)換成超過橢球體的高程值，必須把大地水準(zhǔn)面高程加到DEM中。本次默認(rèn)值為35。 對話框右邊，都是與輸出影像的范圍和像元大小相關(guān)的參數(shù)，默認(rèn)的參數(shù)值將從原始IKONOS影像的地理坐標(biāo)信息中計(jì)算出來，如果想要改變輸出的正射影像的投影，可以點(diǎn)擊Change Proj。 Orthorectified Image Filename就是輸出文件的名字，在這里輸入文件名ikonos_ortho.dat。已經(jīng)選定了所有的參數(shù)，點(diǎn)擊ok，開始進(jìn)行正射校正處理。正射校正處理將花費(fèi)幾分鐘的時(shí)間，當(dāng)處理完成后，經(jīng)正射校正的文件就會(huì)列出在可用波段列表中。檢查正射校正后的結(jié)果1 在display2中顯示正射校正后的影像，當(dāng)前display2顯示窗口顯示的就是高程影像。2 從顯示窗口的菜單欄中，選擇toollink displayslink，對原始IKONOS影像和正射校正后的影像進(jìn)行比較。3 在其中的一個(gè)顯示窗口中，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，來查看另一幅影像，注意其幾何信息的差異，特別是在兩幅影像的右上角處，這就是正射校正后的結(jié)果。4利用地面控制點(diǎn)來對IKONOS進(jìn)行正射校正 利用控制點(diǎn)對IKONOS進(jìn)行正射校正，首先要在IKONOS影像上找到明顯的交叉點(diǎn)，作為地面控制點(diǎn)，通過GPS外業(yè)采集精確的位置和高程值，再輸入到相應(yīng)的地理坐標(biāo)，這與影像的配準(zhǔn)有點(diǎn)類似。1 顯示IKONOS影像和對應(yīng)的DEM影像。2 選擇map orthorectification IKONOS orthorectify IKONOS with ground control2.2 ground control points selection對話框3 將地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)值和高程輸入到ground control points selection對話框中，點(diǎn)擊add point，再點(diǎn)擊show list就可以看到剛才輸入的地面控制點(diǎn)值。2.3show list對話框4按照上述辦法輸入剩余的地面控制點(diǎn)值，待控制點(diǎn)的誤差達(dá)到要求即可進(jìn)行控制點(diǎn)信息的保存工作。建議盡量選擇足夠的控制點(diǎn)，并使這些點(diǎn)均勻分布在影像中。5 在ground control points selection對話框中，選擇filesave gcps w/map coords。對控制點(diǎn)信息進(jìn)行保存。6在ground control points sele