(遥感实验报告.doc

本科学生验证性实验报告姓名 学号 实验课程名称 遥感原理与应用 实验名称 几何校正 指导教师及职称 开课学期 2012 至 2013 学年 学期 云南师范大学旅游与地理科学学院编印一、实验准备实验名称：几何校正实验时间：2013.4.28实验类型： 验证实验 综合实验 设计实验1、实验目的和要求：(1) 了解几何校正的基本含义。(2) 掌握图像几何校正的方法和过程。(3) 学习几何校正中控制点选择、方法选择、精度控制等方法。2、实验材料及相关设备：装有ERDAS软件的计算机 校正需要的图像数据 ERDAS实验教程 3、实验方法步骤及注意事项：实验步骤：（1）确定地面控制点（GroundControlPoint,GCP），即在原始畸变图像空间与标准空间寻找控制点对。地面控制点应该在图像上有明显清晰的定位识别标志，地面控制点上的地物不随时问而变化，地面控制点应当均匀分布在整幅图像内，且要有一定的数量保证。地面控制点的数量、分布和精度直接影响几何校止的效果。控制点的精度和选取的难易程度与图像的质量、地物的特征及图像的空间分辨率密切相关。（2）地面控制点确定后，要在图像与图像或地图.卜分别读出各个控制点在图像上的像元坐标（x，y)及其标准地图或图像上的坐标(x，y)。（3）选择合适的坐标变换函数(即几何校正数学模型)，建立图像坐标(x，y)与其参考坐标(x，Y)之间的关系式，通常应川多项式校正模型。利用地面控制点对数据求出模型的未知参数，然后利用此模型对原始图像进行几何精校正。（4）几何精校正的精度分析，利用几何校正数学模型计算校正之后的图像误差。（5）确定每一点的亮度值。根据输出图像上各像元在输入图像中的位置，对原始图像按一定规则重新采样，进行亮度值的插值计算，建立新的图像矩阵。注意事项：(1) 选取地面控制点地面控制点应在图像上有明显的、清晰的定位识别标志，如道路交叉点农田边界等；应不随时间而变化；地面控制点应当均匀分布在整幅图像，且有一定的数量保证，至少应超过多项式系数的个数。(2) 建立多项式校正模型一般次数越高，校正精度越高，但要求控制点的数量也多，而且计算量较大，因此常用的校正模型为二次多项式，具体可根据实际情况确定。(3) 验证校正精度检查校正后的精度，要求误差控制在0.5个像元以内，当误差较大时，调整校正控制点 二、实验内容、步骤和结果(一) 实验内容实验原理：几何校正是指消除遥感图像中几何畸变的过程。也就是将遥感图像数据投影到平面上，使其符合目标地物的地理坐标的过程，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。 几何校正包括两个方面的内容：图像空间像素坐标的变换，选定几何校正的纠正模型，使用直接纠正方法来进行坐标变换，本实验采用的方法是多项式法。变换后的标准图像空间的像素灰度值的计算，几何纠正后的新图像的每一个像素，根据变换函数，可以得到它在原始图像上的位置，即根据几何畸变的校正模型对输入图像进行重采样。(二) 实验步骤(1) 显示图像文件在ERDAS图标面板中单击Viewer图标两次，打开两个视窗，平铺窗口，分别打开文件两个图像文件。(2) 启动几何校正模块单击Viewer 视窗菜单栏中的RasterGeometric Correction打开Set Geometric Model 对话框选择多项式几何校正模型 PolynomialOK打开Geometric Correction Tools对话框和Polynomial Model Properties对话框在Polynomial Model Properties对话框中定义多项式次方（Polynomial Order）为2单击Apply单击Close打开GCP Tool Reference Setup 对话框(3) 启动控制点工具首先在GCP Tool Reference Setup 对话框中选择采点模式：选择Existing ViewerOK打开Viewer Selection Instructions指示器在参考图像Viewer2中单击左键打开Reference Map Information 提示框OK弹出Approximate Statistics 提示框OK此时，整个屏幕将自动变化为所示的状态，表明控制点工具已启动，进入控制点采集状态。(4) 采集地面控制点1) 在Viewer1中移动关联方框的位置，寻找明显的地物特征点，单击Geometric Correction Tools对话框中的图标，进入控制点选取状态，点击所选择的地物特征点；然后在Viewer2中移动关联方框的位置，寻找对应的地物特征点，同样点击，再单击相应的地物特征点；2) 重复以上步骤6次直至6个控制点选择完毕（二次多项式需要6个点来确定）；3) 单击下方GCP Tool对话框中的图标，在Viewer1中选择第7个点，从而得到RMS Error，从中判断上一步所选控制点的准确性（一般要求RMS Error要小于0.5，若没有达到要求应重新选点或者对所选点进行调整）(5) 采集地面检查点(6) 计算转换模型在控制点采集过程中，随着控制点采集的完成，转换模型就自动生成，单击Geometric Correction Tools对话框中的图标Transformation可以查阅多项式参数(7) 图像重采样重采样过程是指依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程，在Geometric Correction Tools对话框中选择图标在弹出的Resample对话框中输入重采样后的图像文件名OK在Viewer中打开guangzhou123.img即可看到几何校正后的图像(8) 保存几何校正模式在Geo Correction Tools对话框中单击Eixt按钮，退出图像几何校正过程，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），以便下次直接使用。(9) 检验校正结果同时在两个视窗中打开两幅图像，其中一幅是校正以后得图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理链接功能及查询光标功能进行目视定性检验。 (三) 实验结果 校正后的图像像元坐标发生了变化三、实验小结1、实验中出现过的问题（或错误）、原因分析(1) 控制点数目偏少，校正图像会产生局部扩张或发散问题。(2) 控制点分布不均匀，校正图像会缺少控制点的部位变形。(3) 控制点RMS值过大，校正图像会产生整体变形。(4) 控制点指示对象，在不同文件上对应的不是同一事物，尽管上述三种情况都没有，但校正图像会发生整体错误或变形。(5) 地面控制点选取是应该更加认真耐心，尽量减小误差。选取控制点尽量选取道路交叉点等不会随时间发生明显变化的点。2、保证实验成功的关键问题(1) 在条件允许的情况下，控制点的选取要大于最低数很多，从而保证几何校正的效果(2) 控制点的选择要以配准对象为依据，关键在于建立待匹配的两种坐标的对应点关系(3) 控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点(4) 特征变化大地区应该多选控制点；图像边缘部分一定要选取控制点，尽可能满幅均匀选取。3、本实验改进措施：遥感图像几何校正的理论性很强，在实际应用中，需要深刻理解其机理，对控制点的选择、控制点分布和数量以及RMS值要有很好的把握，才能做出较好的校正效果，才能使校正后的遥感图像具有标准图件的几何精度和坐标系统