课程培训pie遥感图像预处理

1、北京航天宏图信息技术股份有限公司Beijing Piesat Information Technology Co.,Ltd.PIE遥感图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N主要国内卫星资源概述1光学卫星图像预处理2北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N1主要国内卫星资源概述北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星卫星发射时间发射时间传感器传感器波段波段空间分辨率空间分辨率(m)幅宽（幅宽（km）重访周期（天）重访周期（天）CBERS-01/02（中巴地球资源卫星）199

2、9.10.14CCD相机119.511326219.5319.5419.5519.5WFI(宽视场成像仪)10258890511258IRMSS(红外多光谱扫描仪)677.8119.526777.8877.89156CBERS-02B（中巴地球资源卫星）2007.9.19CCD相机B012011326B0220B0320B0420B0520HR(高光谱成像仪)B062.3627104WFI(宽视场成像仪)B072588905B08258HJ-1A星2008.9.6CCD相机130360(单台)，700（二台）4230330430HR(高光谱成像仪)（110-128个谱段）100504HJ-1B

3、星2008.9.6CCD相机130360(单台)，700（二台）4230330430IRS(红外多光谱相机)51507204678300HJ-1C星2012.11.19合成孔径雷达SARS波段5（单视，条带）20（4视，扫描）40（条带）100（扫描）4卫星资源概述北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星卫星发射时间发射时间传感器传感器波段波段空间分辨率空间分辨率(m)幅宽（幅宽（km）重访周期（天）重访周期（天）天绘一号2010.8.24（01星）；2012.5.6（02星）三线阵LMCCD立体测绘相机全色5605高分辨率相机全色2MUX(多光谱)蓝1

4、0绿10红10近红10ZY1-02C2011.11.22两台高分辨率相机（HR）2.3627（单台），54（两台）35全色多光谱相机（PMS)全色B156035B210B310B410ZY32012.1.9TLC（三线阵相机）FWD3.65235NAD3.652BWD2.1星下点：50MUX(多光谱)蓝5.8525绿5.8红5.8近红5.8GF12013.4.26PAN（全色）全色260（两台相机组合）4PMS（多光谱）蓝8绿8红8近红8WFV（宽幅）蓝16800（四台相机组合）2绿16红16近红16GF22014.8.18PAN（全色）全色0.845（两台相机组合）5PMS（多光谱）蓝3.2

5、绿3.2红3.2近红3.2卫星资源概述北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星卫星发射时间发射时间传感器传感器波段波段空间分辨率空间分辨率(m)幅宽（幅宽（km）重访周期（天）重访周期（天）实践9号A星2012.10.14全色多光谱相机全色波段B12.5304蓝B210绿B310红B410近红外B510实践9号B星2012.10.14红外相机B673188资源一号04星2014.12.7全色多光谱相机全色波段B15603绿B210红B310近红外B410多光谱相机蓝B52012026绿B620红B720近红外B820红外多光谱相机B94012026B10

6、40B1140B1280宽视场成像仪B13738663B1473B1573B1673卫星资源概述北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星资源概述p全色相机光谱范围覆盖0.45um-0.89 um 。p多光谱相机光谱范围覆盖可见光、红外。p高光谱成像仪光谱范围覆盖0.45um-095 um，包含115个波段。光谱分辨率北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星资源概述p 空间分辨率覆盖高、中、低分辨率。p 全色相机空间分辨率范围：1m - 5m。p 多光谱相机空间分辨率范围：4m - 150m。空间分辨率全色相机空间分

7、辨率多光谱相机空间分辨率北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星资源概述卫星名称重访周期（天）时间分辨率目前，在轨运行卫星数量为8颗，单星最短重访周期为2天，多星组合观测平均重访周期达到8小时。北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N环境减灾小卫星环境与灾害监测预报小卫星星座A、B星于2008年9月6日成功发射，A星搭载了CCD相机和超光谱成像仪（HSI），B星搭载了CCD相机和红外相机（IRS）。在A星和B星上均装载的两台CCD相机设计原理完全相同，以星下点对称放置，平分视场、并行观测，联合完成对地刈幅宽度为700公

8、里、地面像元分辨率为30米、4个谱段的推扫成像。环境减灾小卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 卫星轨道参数卫星轨道参数参数指标轨道类型准太阳同步圆轨道轨道高度（km）649.093长半轴（km）7020.097轨道倾角（）97.9486轨道周期（min）97.5605重访周期（天）CCD相机：2天 ；HSI或IRS：4天回归（重复）周期（天）31回归（重复）总圈数457降交点地方时10:30AM30min轨道速度（km/s）7.535星下点速度（km/s）6.838HJ-1数据对国内实名注册用户免费发放，下载地址为：http:/。环境减灾小卫星北京

9、航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N卫星发射时间传感器波段光谱范围(um)空间分辨率（m）幅宽（km）重访周期（天）HJ-1A星2008.9.6CCD相机10.43-0.5230360（单台）700（二台）220.52-0.6030.63-0.6940.76-0.90HSI(高光谱成像仪)0.45-0.95(110-128个谱段)100504HJ-1B星2008.9.6CCD相机10.43-0.5230360（单台）700（二台）220.52-0.603030.63-0.693040.76-0.9030IRS(红外多光谱相机)50.75-1.10150720

10、461.55-1.7573.50-3.90810.5-12.5300HJ-1C星2012.11.19合成孔径雷达SARS波段5（单视，条带）20（4视，扫描）40（条带）100（扫描）4 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标环境减灾小卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N环境减灾小卫星 卫星特点卫星特点北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星，高分一号卫星于2013年4月26日成功发射，GF-1卫星搭载了两台2m分辨率全色/8m分辨率多光谱相机，四台16m分辨率多

11、光谱相机。突破了高空间分辨率、多光谱和宽覆盖相机和结合的光学遥感等关键技术，设计寿命5至8年。对于推动我国卫星工程水平的提升，提高我国高分辨率数据自给率，具有重大战略意义。高分一号卫星高分一号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分一号卫星 卫星轨道参数卫星轨道参数产品分级产品名称产品说明1A级预处理级辐射校正影像产品0级数据经数据解析、均一化辐射校正、去噪、MTFC、CCD拼接、波段配准等处理的影像数据；并提供卫星直传姿轨数据生产的RPC文件2A级初级几何校正影像产品1A级数据经过几何纠正、地图投影生成的影像产品参数指标轨道类型准太阳同步圆轨道轨道

12、高度（km）649.093轨道倾角（）97.9486重访周期（天）CCD相机：4天 ；WFV：2天回归周期（天）41降交点地方时10:30AM30min侧摆能力（滚动）25，具有应急侧摆（滚动）35的能力 GF-1卫星标准产品卫星标准产品GF-1 PMS的数据由资源卫星应用中心分发，用户可登陆资源卫星中心的数据分发平台进行查询和订购，21/DSSPlatform/index.html。北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分一号卫星参数GF-1PMSGF-1WFV光谱范围多光谱0.45-0.52um（蓝）0.45-0

13、.52um0.52-0.59um（绿）0.52-0.59um0.63-0.69um（红）0.63-0.69um0.77-0.89um（近红）0.77-0.89um全色0.45-0.90um空间分辨率多光谱8m16m全色2m幅宽60km（两台相机组合）800km（四台相机组合）重访周期（侧摆时）4天重访周期（不侧摆）41天4天 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分二号卫星 高分二号卫星于2014年8月19日成功发射，8月21日首次开机成像并下传数据。是我国目前分辨率最高的民用陆地观测卫星，星下点空间分辨率可达0.

14、8米，标志着我国遥感卫星进入了亚米级“高分时代”。主要用户为国土资源部、住房和城乡建设部、交通运输部和国家林业局等部门。高分二号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分四号卫星高分四号卫星于2015年12月29日成功发射。是我国第一颗地球静止轨道高轨（36000km）高分辨率（50米分辨率可见光、400米分辨率中波红外）对地观测卫星，具有高时间分辨率和较高空间分辨率的优势。主要用户包括减灾、林业、地震和气象等部门。高分四号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N高分四号卫星设计寿命更长：长达八年相机规模更大：配

15、置我国目前口径最大的面阵凝视相机，首次采用可见光近红外与中波红外共口径技术全新的工作模式：单景凝视、区域拼接、机动巡查等成像方式：面阵凝视高轨：运行在36000km高的地球同步轨道卫卫星特点星特点 高分四号卫星特点高分四号卫星特点北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源一号02C卫星资源一号02C卫星于2011年12月22日成功发射。卫星重约2100公斤，设计寿命3年，搭载有全色多光谱相机和全色高分辨率相机，主要任务是获取全色和多光谱图像数据，可广泛应用于国土资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、国家重大工程等领域。资源一号02C卫星北京航天宏图

16、信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源一号02C卫星10米分辨率P/MS多光谱相机数据覆盖能力增加，重访周期大大缩短两台2.36米分辨率HR相机 卫星特点卫星特点参数指标平均高度（km）780.099轨道倾角（）98.5降交点地方时10:30 AM交点周期100.38 min近地点幅角90偏心率0.0011 卫星轨道参数卫星轨道参数北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源一号02C卫星 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标参数GF-1PMSHR相机光谱范围多光谱0.52-0.59um（蓝）0.50um-0.80um0.6

17、3-0.69um（红）0.77-0.89um（近红）全色0.51-0.85um空间分辨率多光谱10m2.36m全色5m幅宽60km单台：27km；两台：54km侧摆能力3225重访周期（侧摆时）3-5天3-5天覆盖周期（不侧摆）55天55天北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源一号04星资源一号卫星04星（CBERS-04）于2014年12月7日在山西太原卫星发射中心成功发射。CBERS-04卫星共搭载4台相机，其中5米/10米空间分辨率的全色多光谱相机（PAN）和40米/80米空间分辨率的红外多光谱扫描仪（IRS）由中方研制。20米空间分辨率的多光谱

18、相机（MUX）和73米空间分辨率的宽视场成像仪（WFI）由巴方研制。多样的载荷配置使其可在国土、水利、林业资源调查、农作物估产、城市规划、环境保护及灾害监测等领域发挥重要作用。资源一号卫星04星参 数指 标轨道类型太阳同步回归轨道轨道高度778km倾角98.5降交点地方时10:30 AM回归周期26天 卫星轨道参数卫星轨道参数北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源一号04星载荷谱段号谱段范围(m)空间分辨率(m) 幅宽(km)侧摆角重访时间（天）全色多光谱相机10.510.8556032320.520.591030.630.6940.770.89多光谱

19、相机50.450.52201202660.520.5970.630.6980.770.89红外多光谱相机90.500.904012026101.551.75112.082.351210.412.580宽视场成像仪130.450.52738663140.520.59150.630.69160.770.89 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N实践九号卫星2012年10月14日，实践九号（SJ-9）A、B卫星在太原卫星发射中心成功发射升空。实践九号卫星是民用新技术试验卫星系列规划中的首发星。实践九号卫星A星搭载的光学成

20、像有效载荷技术试验项目为高分辨率多光谱相机，分辨率为全色2.5米/多光谱10米；B星搭载的光学成像有效载荷技术试验项目为分辨率73米长波红外焦平面组件试验装置。SJ-9图像数据可广泛应用于国土资源调查与监测、农业、林业、水利、城乡建设、环境保护、防灾减灾等领域，满足用户对高分辨率数据的迫切需求。实践九号卫星 卫星轨道参数卫星轨道参数参 数A星B星轨道类型太阳同步回归轨道太阳同步回归轨道轨道高度645km645km轨道倾角97.98297.939降交点地方时10:30AM10:30AM回归周期69天69天北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N实践九号卫星 卫

21、星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标平台有效载荷谱段号光谱范围(m)空间分辨率(m)幅宽(km)侧摆能力重访时间(天)SJ-9A星全色多光谱相机10.450.892.5 3035420.450.521030.520.5940.630.6950.770.89SJ-9B星红外相机60.801.2073 18158北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源三号卫星资源三号卫星于2012年1月9日成功发射。资源三号卫星重约2650公斤，设计寿命约5年。该卫星的主要任务是长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像，为国土资源调查与监测、防灾

22、减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设、交通、国家重大工程等领域的应用提供服务。资源三号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源三号卫星我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星，卫星集测绘和资源调查功能于一体搭载了分辨率为5.8米的4波段多光谱相机以及分辨率为2.1米的全色相机，能更好地满足用户对高分辨率数据的需求搭载的前、后、正视相机可以获取同一地区三个不同观测角度立体像对，能够提供丰富的三维几何信息 卫星特点卫星特点北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N资源三号卫星 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指

23、标参数指标轨道高度（km）505.984轨道倾角（）97.421降交点地方时10:30 AM交点周期97.716 min近地点幅角（）90偏心率0回归周期（天）59相邻轨迹间距（km）44.68 卫星轨道参数卫星轨道参数平台有效载荷波段号光谱范围(m)空间分辨率(m)幅宽(km)侧摆能力重访时间(天)资源三号前视相机-0.500.803.5523235后视相机-0.500.803.5523235正视相机-0.500.802.1513235多光谱相机10.450.5265132520.520.5930.630.6940.770.89北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S A

24、T. C N资源三号卫星 数据产品数据产品北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N天绘一号卫星 天绘一号卫星是我国第一颗传输立体测绘卫星，01星于2010年8月24日发射，02星于2012年5月6日发射，双星组网运行，获取的影像已在国民经济建设中发挥了重要作用。天绘一号卫星2m分辨率全色相机2345165m分辨率三线阵全色相机10m分辨率多光谱相机投影覆盖范围大几何定位精度高数据成套性好北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N天绘一号卫星 卫星有效载荷技术指标卫星有效载荷技术指标参数指标轨道类型太阳同步轨道轨道高度（km）

25、500轨道倾角（）97.3轨道偏心率0降交点地方时13:30侧摆能力（滚动）01星0，02星35 卫星轨道参数卫星轨道参数有效载荷光谱范围(m)空间分辨率(m)幅宽(km)侧摆能力重访时间(天)回归周期（天）三线阵相机0.510.6956010958高分辨率相机0.510.6926010多光谱相机0.430.521060100.520.610.610.690.760.90北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N吉林一号卫星吉林一号是我国第一颗自主研发的商用高分辨率成像遥感卫星，于2015年10月7日在酒泉卫星发射中心发射成功，包括一颗主星、两颗灵巧成像视频星

26、和一颗灵巧成像验证星。是我国首颗自主研发的商用高分辨率遥感卫星。卫星工作轨道均为高约650公里的太阳同步轨道。其中，吉林一号光学A星是我国首颗自主研发的商用高分辨率对地观测光学成像卫星，具备常规推扫、大角度侧摆、同轨立体、多条带拼接等多种成像模式，地面像元分辨率为全色0.72米、多光谱2.88米，可为国土资源监测、土地测绘、矿产资源开发、智慧城市建设、交通设施监测、农业估产、林业资源普查、生态环境监测、防灾减灾、公共应急卫生等领域提供遥感数据支持。吉林一号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 轨道类型太阳同步轨道 地面分辨率0.72m（全色）2.88

27、m（多光谱） 地面覆盖宽度11.6km 成像模式常规推扫、大角度侧摆、条带拼接、立体成像 最大侧摆角45 卫星总质量420kg 设计寿命3年中国首颗自主研发的商用高分辨率遥感卫星吉林一号卫星北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N光学卫星图像预处理2北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N图像预处理 常规卫星影像预处理常规卫星影像预处理 由于遥感系统空间、波谱、时间以及辐射分辨率的限制，很难精确地记录复杂地表的信息，因而误差不可避免地存在于数据获取过程中。这些误差降低了遥感数据的质量，从而影响了图像分析的精度。因此在实际的

28、图像分析和处理之前，有必要对遥感原始图像进行预处理。辐射校正几何校正图像融合图像镶嵌图像裁剪北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 辐射校正辐射校正 利用遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能量时，由于遥感器本身的光电系统特征、太阳高度、地形以及大气条件等都会引起光谱亮度的失真。消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真的过程即为辐射校正。辐射校正由辐射定标和大气校正两部分组成。图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 辐射定标辐射定标 辐射定标的原理是建立数字量化值（DN值）与对应视场中辐射亮度值之间的定量关系，以

29、消除传感器本身产生的误差。 利用以下公式可将卫星各载荷的通道观测值计数值DN转换为卫星载荷入瞳处等效表观辐亮度数据。 式中：Gain为定标斜率；DN为卫星载荷观测值；Bias为定标截距；以上参数由中国资源卫星应用中心提供。 有了表观辐亮度，可根据以下公式计算表观反射率。图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 大气校正大气校正 电磁波在大气传输时，受到大气分子和微小粒子的作用；这些分子和微小粒子对光波多次作用的结果即散射，消除大气散射引起的辐射误差，包括不同大气模式及气溶胶类型的影响，得到地表真实反射率的处理过程称为大气校正。 图像预处理北京航天宏

30、图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 绝对大气校正 将遥感图像的DN值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法称为绝对大气校正。l MORTRAN模型（ENVI）l ATCOR模型（ERDAS）l 6S模型（PIE） 相对大气校正相对大气校正后的图像则是相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。内部平均法平场域法大气校正分为绝对大气校正和相对大气校正。u 大气校正用到的环境小卫星数据波谱响应函数下载地址： http:/ W W. P I E S AT. C N 几何校正几何校正 由于受到传感器本身、地形起伏、地球曲率、地球旋转和大气等因

31、素的影响，原始遥感图像中通常包含严重的几何变形。这些形变可分为系统性形变和非系统性形变。消除遥感图像中这些系统和非系统的形变的过程即为几何校正，包括图像配准、几何精校正或正射校正。图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 图像配准图像配准 将不同时间、不同传感器（成像设备）或不同条件下（天气、照度、摄像位置和角度等）获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加，以使两幅图像中的同名像元配准的过程称之为图像匹配。 几个概念：待校正影像基准影像地面控制点（GCP）图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 几何精校正几

32、何精校正 几何精校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来纠正各种非系统因素产生的误差，对影像进行地理坐标定位，获得真实坐标信息。 PIE提供两种几何精校正模型：多项式模型任何曲面都能以适当的多项式来拟合三角网微分模型图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 正射校正正射校正 借助于地形高程模型（DEM），对图像中每个像元进行地形变形的校正及消除相机方位引起的变形等，使图像符合正射投影的要求称之为正射校正。 正射校正模型：RPC有理多项式模型（PIE）严格轨道模型图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 图像融合图像融合 将低空间分辨率的多光谱图像或高光谱数据与高空间分辨率的单波段图像，按一定的规则或算法进行处理，生成一幅高分辨率多光谱遥感图像的图像处理技术。 PIE提供的融合方法包括：包括色彩归一化融合Brovey融合PCA融合Pansharp融合图像预处理北京航天宏图信息技术股份有限公司W W W. P I E S AT. C N 色彩归一化融合色彩归一化融合 colornormalized(CN)变换也被称为能量分离变换（Ene