卫星影像的快速纠正方法探讨.doc

卫星影像的快速几何精纠正方法探讨以纠正广西地区环境星影像为例朱俊琦1，4海敏2，4韦金丽3，4（1. 广西测绘档案资料馆，广西 南宁 530023；2. 广西航空遥感测绘院，广西 南宁 530023；3. 广西地理信息中心，广西 南宁 530023；4. 广西地球空间信息应用联合实验室，广西 南宁 530023）摘要：随着空间技术的发展，遥感影像的应用领域扩大，遥感影像的获取数量也不断增多。遥感影像的快速纠正是更好的利用遥感影像的前提，本文提供了一种利用建立控制点库进行几何精纠正的方法。实验证明，利用该方法，在提高几何纠正中寻找控制点的效率的同时，可以有效的提高同一地区不同时相的影像配准精度，以及提高相邻影像的接边精度。关键字：遥感影像；几何纠正；环境星A Rapid Method of remote sensing image geometric correction- a example on the image of HJ-1 satellite remote sensing image in GuangxiZHU Junqi1，4 HAI Min2，4 WEI Jinli3，4(1. Guangxi Surveying and Mapping Archive Center, Nanning, Guangxi, 530023; 2.)Abstract: With the development of space technology and the applications of remote sensing images to expand, . The rapid geometric correction of remote sensing image is the premise of using remote sensing image. The paper talk about a method of establishing a control point database for geometric correction. Experiments show that using this method can improve the efficiency of searching control points. Simultaneously it can effectively improve the same area at different phases of the image registration accuracy, and to improve the accuracy edge matching adjacent images.Keywords: Remote Sensing Image, Geometric correction, HJ-1 satellite1引言近年来，随着空间技术的发展，卫星遥感技术广泛应用在减灾、救灾、环境保护、城市发展、大型项目监测等领域。随着各类卫星获取的多传感器、多时相、多分辨率、多光谱的遥感数据不断增多，遥感数据的处理量不断加大。几何精纠正和数字影像镶嵌是遥感图像预处理的主要内容。在以往的工作中，几何精纠正被视为一项繁杂的工作，而其中控制点的选取过程是提高纠正效率和精度的一个关键步骤。通常采用的选择控制点的方法，选点效率不高，精度不易控制。为了更好的利用卫星影像数据，需要形成一套高精度高效率的几何精纠正处理方法，以提高卫星影像的几何纠正效率，及提高卫星影像同时相的接边精度和不同时相同一地区的配准精度。作者在工作中需要对广西范围内的各类卫星影像进行纠正处理，其中以环境减灾卫星影像为主。环境减灾A、B卫星是中国“环境与灾害监测预报小卫星星座”的重要组成部分，其采用的小卫星星座技术，大大提高了卫星的重访观测周期，可实现2天一次的高时间分辨率的重复观测。A、B星分别配置了两台CCD相机，单台相机实现的地面成像幅宽为360公里，两台拼幅后对地幅宽大于700公里，地面像元分辨率30米。本文以环境星影像的快速纠正为例，提出一种利用建立的控制点库对同一地区的卫星影像进行几何纠正的方法。2方法及步骤在遥感影像的几何精纠正中，通常需要选取影像上各类易于判读的明显地物点作为控制点对影像进行纠正，而同一地区的明显特征地物点在一定时期内是相对固定的。根据控制点选取的这一特点，可以通过建立控制点库的方法，在进行遥感影像的几何精纠正时利用库中的控制点进行纠正。这样既可以提高寻找控制点的效率，又能使相关影像在同一区域内拥有一定数量的同名控制点，以此提高不同时相同一地区的配准精度及相邻影像的接边精度。122.1控制点库文件的建立（1） 整合累积的控制点坐标。在控制点的积累阶段，利用ERDAS IMAGINE进行几何精纠正时，将每一次用于纠正的参考坐标文件（Reference GCC File）保存下来，当控制点积累到一定数量，且能较均匀的分布于全区时，则利用ERDAS IMAGINE中的Coordinate Calculator工具读取过往纠正时各景影像所用的参考点坐标，并利用EXCEL软件将它们整合到一起。（2） 在 ArcGIS 中新建一个point类型的shapefile文件，其属性项为：name（text），X（Double），Y（Double），投影坐标系为 UTM WGS84 49N。将上一步整合的点按坐标导入。（3） 筛选控制点。打开参考底图，对控制点进行一定的筛选处理，去除重复的点和一些受季节影响大的点，并对控制点的名字重新命名，避免出现命名相同的点。处理完后的shapefile文件就是控制点库文件。作者建立的用于纠正的广西地区控制点分布如图1示，控制点多选取道路交叉路口等明显地物点，避免选取河滩等易随季节变化的点。图 1 用于广西遥感影像纠正的控制点分布图2.2几何纠正控制点的选取要对新的卫星影像进行几何精纠正处理时，则可从控制点库文件中选取参考控制点。此举既可以节省寻找控制点的时间，也可以使不同影像在同一区域内拥有一定数量的同名控制点，有利于提高影像的配准精度和接边精度。此步骤可以利用ArcGIS 9.3软件的clip功能实现。新获取的卫星影像在分发时一般已采用卫星参数做过几何粗纠正。因此，都带有地理坐标。根据新影像勾绘其范围，裁切出落在影像范围内的控制点作为纠正用的参考点。如图2示：图 2 按遥感影像范围选取控制点示意图2.3几何精纠正几何纠正采用ERDAS IMAGINE 9.3软件进行处理。对于环境星CCD影像来说，因为ERDAS IMAGINE 9.3软件没有其对应的的卫星模型，做几何精纠正时采用多项式纠正模型进行，其最少控制点数计算公式为：（n+1）(n+2）/2，式中n为次方数。通常整景影像的纠正选择3次方，则理论上至少需要10个控制点。实际作业中，应多选取几个多余控制点以便进行平差计算，并选取若干检查点。在利用ERDAS IMAGINE 9.3软件进行多项式纠正时，需要导入以gcc格式保存的控制点。因此，可以利用Coordinate Calculator工具将裁好的控制点文件转换成gcc格式的文件。在纠正时，将制作好的gcc文件分别作为其输入坐标文件（Input GCC File ）及参考坐标文件（Reference GCC File）导入到GCP Tool中。由于待纠正的影像原来就有地理坐标，所以导入的输入点位置和参考点不会偏差得太远，且各点的相对位置一致。这样做可以方便选点，减少选点的时间，提高控制点的采集效率。3精度评定采用投影坐标系为 UTM WGS84 49N。数据拼接时，环境星影像在平原和丘陵地区，接边限差不大于2个像素，在山区不大于4个像素。4结论根据实验结果表明，利用建立控制点库的方法进行影像精纠正中控制点的选取，在提高纠正中寻找控制点的效率的同时，可以较为有效的提高同一地区不同时相的影像配准精度，及相邻影像的接边精度。利用该方法，对于小范围区域影像匹配精度提高的效果将更为明显，这十分有利于利用卫星影像对特定区域进行动态监测；此外，在突发情况发生，需要快速处理卫星遥感影像以进行动态监测和快速反应时，其优势将更为凸显。本方法适用于同一地区多幅影像的快速处理。但是，对于幅宽过宽的遥感影像应该注意高差的影响，可以采取将高差大的地区的卫星影像裁开分别进行纠正处理的方法，以提高