遥感实习报告三

1、实 验 报 告 课程名称： 遥感原理与应用 院系名称： 测绘工程学院 专业班级： 测绘12-3班 学生姓名： 徐洪阳 学 号： 20120256 指导教师： 刘丹丹 黑龙江工程学院教务处制实验项目使用ENVI进行正射校正和影像镶嵌实验日期9.30实验地点实验楼612同组人数1实验类型 传统实验 现代实验 其 他 验证性 综合性 设计性 其 他 自立式 合作式 研究式 其 他一、 实验目的1. 介绍如何在ENVI中对影像进行正射校正。2.了解ENVI影像镶嵌处理的知识。二、实验仪器设备计算机、ENVI软件。二、 实验原理、内容及步骤实验原理：1.正射校正介绍正射校正是对影像进行几何畸变纠正的一个

2、过程，它将对由地形、相机几何特性以及与传感器相关的误差所造成的明显的几何畸变进行处理。输出的正射校正影像将是正射的平面真实影像。2.在进行正射校正之前，需要考虑影像空间分辨率的大小。正射校正的处理同ENVI影像配准有所不同。它有三个关键的参数：DEM的像元大小、输入影像的像元大小、正射校正后输出影像的像元大小。 ENVI允许对任何像元大小的影像进行处理，但是这些参数将对输出结果有很大的影响。理想情况下，DEM的像元大小应该同要创建的输出正射影像大小相同（或者更小些）。如果DEM分辨率明显大于所需的输出分辨率，那么所得到的正射校正影像结果将有一些明显的误差。在结果影像中，这些误差成阶梯状（或块状

3、）分布。这种情况通常发生在像素集群的边缘处，这些位置通常会被赋予相同的DEM高程（也就是相同的DEM像元）。因此在ENVI中进行正射校正之前，要使用Basic Tools Resize Images (Spatial/Spectral)，将DEM重采样成所需的输出正射影像的分辨率。我们建议使用双线性插值法（bilinear interpolation）来重采样，这是因为三次卷积法（cubic convolution）有可能生成不切实际的特征；而最近邻法（nearest neighbor）会使采样后的DEM不够平滑。3.正射校正中的重采样（Resampling During the Orthor

4、ectification）当生成正射影像时，输出影像中每一个像元的像元值（也就是正射影像的DN值），都取决于航片上相应的像元，其关键是找出对应于输入航片上的哪一个像元。这个过程将使用两个模型，在给定地理坐标的航片上，追溯到那个特定的像元。然后，将该航片像元的DN值，赋予正射影像上的相应像元。输出正射影像中每一个像元的中心地理坐标，都将反向跟踪到输入航片的单个像元上。通常将使用重采样方法，把与像元直接相邻区域的像元值进行加权（在航片中），然后赋予到输出正射影像上。重采样会得到更光滑，更有真实感的正射影像。双线性插值使用了像元的4邻域，而三次卷积使用了16邻域。最近邻法重采样不会产生任何平滑的效果

5、。当使用最临近法重采样，并且输出正射影像的像元大小明显大于输入航片的像元大小时，最终得到的正射影像将不会有典型影像的空间特性。例如，输入航片的像元大小为1x1米，而输出正射影像的像元大小被设置成5x5米。在正射影像结果中，每5x5米的像元区域都取决于航片上1x1米的区域。也就是说，在正射影像上相邻像元的中心位置对应到航片上，就会被5个像元所分隔开。因此用航片上的像元来表示正射影像上相邻的像元，将不是连续的。如果希望获得的正射影像的像元大小明显大于航片的像元大小，那么就要先对航片进行重采样，使其同所需正射影像的像元大小相同。4.精确的控制点坐标（Accuracy of GCPs）这与影像配准中所

6、用的控制点要求不同，外定向中使用的控制点对精度有严格的要求。这些精确的控制点被用来定位航空相机的位置。如果外定向不精确，即使内定向做的再好，生成的正射影像也会有误差。特别是对分辨率为1米或更高的航片进行正射校正时，控制点的选取通常要根据测量的结果，并要达到亚米级（sub-millimeter）的精度。当然，要最优的求解相机位置，需要使控制点均匀分布在影像上。少量的、分布合理的控制点比大量的、成团的控制点所得到的结果精确度会更高。一旦在外定向中输入了四个控制点坐标，那么估计的（x，y）点位误差就会以RMS的形式报告出来。估计的误差将使用RST算法进行计算，RST算法与正射校正算法完全不同。RMS

7、误差仅仅用来检查大的误差，比如在输入控制点坐标时，键入或者放置错了小数点。RMS误差并没有考虑到控制点的高程（Z值），而且在正射校正中，它不是一个对真实误差的精确估计。5.最小DEM值（Minimum DEM Value）构建完内定向和外定向，生成.ort文件之后，就可以运行航片正射校正的程序了。此时，系统会提示输入一个最小DEM值。对于所有的正射校正参数，相机与地面的距离越远，正射影像就越大。在这里输入的值，用来确定正射校正后输出影像的大小（行和列）。这个值并不会影响到正射校正后影像的DN值。然而，输入一个精确的最小DEM值，将有可能减少处理的时间，并使正射影像文件的影像大小更小。6输出像元

8、的大小（Output Pixel Size）输出正射影像的像元大小在默认情况下，同DEM像元大小相同。如果这不是所期待的像元尺寸，那么可以在对话框中改变它的大小。只需在最近使用的那个对话框（Orthorectification Parameters对话框）的中部，点击Change Output Parameters按钮。一般说来，在进行任何配准处理时（正射校正、影像配准、地理投影转换等等），检查Output Image Parameters窗口中的参数值，是一个好习惯。因为快速地浏览一下这些参数，可以发现输入参数中可能存在的问题。7.ENVI影像镶嵌影像镶嵌是一门艺术，它将把多幅影像连接合并，

9、以生成一幅单一的合成影像。ENVI提供了交互式的方式来将没有地理坐标（no-georeferenced）的影像拼接在一起，或者自动地拼接有地理坐标的影像，并输出成有地理坐标的镶嵌影像。镶嵌程序提供了透明处理、直方图匹配，以及颜色自动平衡的功能。ENVI的虚拟镶嵌功能还允许用户快速浏览镶嵌结果，而不需要花时间生成一个很大的结果文件。实验步骤：一、对SPOT影像进行正射校正：这一部分将介绍使用先前生成的.sot参数文件和数字高程模型（DEM），对SPOT影像进行正射校正的过程。1.选择Map Orthorectification Orthorectify SPOT Image。2.选择要输入的SP

10、OT影像文件名，如果需要可以选择其任何子集。3.选择要输入的数字高程模型（DEM）的文件名。4.选择先前生成的正射参数文件（.sot）。5.选择SPOT导航文件（leader filename）。6.当Orthorectification Bounds对话框出现后，输入或者计算出包含在DEM文件中的近似最小值。如果DEM文件对丢失数据进行了填充，那么将该填充值输入到DEM Value to Ignore文本框中。7.点击OK，当Orthorectification Parameters对话框出现后。在合适的文本框中，输入DEM要忽略的值（丢失的值）。要设置背景值（ENVI将用指定的DN值来填充

11、倾斜影像中没有数据值的区域），可以在Background Value文本框中输入相应的DN值。输出的正射影像尺寸大小将会自动地设置为包含倾斜输入影像的那个矩形框的大小。因此，输出的正射影像大小并不一定与DEM影像大小相同。输出影像的坐标，取决于外定向中的投影坐标。如果需要，点击Change Output Parameters按钮，输入所需的值，改变左上角的地理坐标或者经度/纬度信息，像元大小和影像大小。8.选择输出到File或者Memory，然后点击OK，进行正射校正。二、对IKONOS影像进行正射校正1.启动ENVI，启动前，请确认已正确安装ENVI。要在UNIX或Macintosh OS

12、X中启动ENVI，请在UNIX命令行中输入envi。要在Windows系统中启动ENVI，请双击ENVI的图标。2.查看正射校正中所涉及到的影像1）要打开一个影像文件，在ENVI主菜单中，选择File Open Image File。2）在出现的Enter Data Filenames文件选择对话框中，点击Open File按钮，选择ENVI遥感影像处理专题与实践附带光盘 #2 envidata目录中的ortho子目录。同在其它应用操作中的处理一样，从列表中选择po_101515_pan_0000000.tif文件，然后点击Open。3）在可用波段列表中，选中Gray Scale单选按钮，选择

13、刚打开的IKONOS影像文件的第一个波段，然后点击Load Band按钮显示该波段。在可用波段列表中，可以注意到该影像已经含有相应的地理信息了。不过，因为影像还没有进行正射校正，所以影像中任何指定点报告出的坐标都有可能含有显著的点位误差。4）从ENVI主菜单栏中，选择File Open External File Digital Elevation USGS DEM。5）选择进入ENVI遥感影像处理专题与实践附带光盘 #2 envidata目录中的ortho子目录，从列表中选中CONUS_USGS.dem文件，然后点击Open。6）在USGS DEM Input Parameters对话框中，

14、输入ortho_dem.dat作为输出文件名，然后点击OK。7）在可用波段列表中，选择Gray Scale单选按钮，点击ortho_dem.dat文件下所列的DEM影像。8）在可用波段列表底部，点击Display #1按钮，并选择New Display。9）点击Load Band按钮，把高程影像加载到一个新显示窗口中。10）查看这些将被用在正射校正中的影像。实验结果如下图所示:二、基于像素的影像镶嵌1.在ENVI主菜单中，选择Map Mosaicking Pixel Based，开始进行ENVI基于像素的镶嵌操作。Pixel Based Mosaic对话框出现在屏幕上。图1：Pixel Bas

15、ed Mosaic对话框2.输入并放置影像要放置基于像素的影像：1）从Pixel Based Mosaic对话框中，选择Import Import Files。2）在Mosaic Input Files对话框中，点击Open File，选择进入avmosaic目录，选择文件dv06_2.img。3）在Mosaic Input Files对话框中，再一次点击Open File，选择dv06_3.img文件。4）在Mosaic Input Files对话框中，按下键盘上的Shift键，并同时点击dv06_2.img和dv06_3.img文件名，选中这两个文件，点击OK。5）在Select Mosa

16、ic Size对话框的X Size中输入614，Y Size中输入1024，指定镶嵌影像的大小。6）在Pixel Based Mosaic对话框中，点击dv06_3.img文件名。影像当前的位置就会以像素值为单位，列在对话框底部的文本框中。7）在YO文本框中，输入值513，按下键盘上的Enter键。这样dv06_3.img影像就会放置在dv06_2.img影像的下面。注意：也可以采用别的方式来放置影像。在对话框右边的镶嵌图中的所需影像上，点击并按住鼠标左键，拖曳所选影像到所需的位置，然后松开鼠标左键就可以放置该影像了。 图2：两幅影像8）在Pixel Based Mosaic对话框中，选择File Apply。当Mosaic Parameters对话框出现后，输入输出文件名dv06.img，点击OK，生成镶嵌影像文件。l要生成虚拟镶嵌影像，而不是新的镶嵌影像文件，在Pixel Based Mosaic对话框中，选择File Save Template。当Output Mosaic Template对话框出现后，输入输出的文件名dv06a.mos。9）点击可用波段列表中的dv06a.mos波段名，然后点击Loa