实验指导书02几何校正

1、地理信息与旅游学院实 验 指 导 书课程名称：GIS 基础应用技能（3）授课教师： 授课对象：测绘 141&142授间：2013 年 9 月-2013 月 10 月地理信息与旅游学院 制实 验 要 求GIS 基础应用技能（三）课程实验的目的是通过在一个多实验环境中的实际操作，对 GIS 基础的具体应用有一个初步的了解，使学生加深了解和更好地掌握 GIS 基础应用技能。在GIS 基础应用技能（三）的课程实验过程中，要求学生做到：（1）预习实验指导书有关部分，认真做好实验内容的准备，就实验可能出现的情况提前做出思考和分析；（2）认真书写实验。实验包括实验目的和要求，实验情况及其分析。对需编程的实验

2、，写出程序设计说明，给出源程序框图和实验结果；（3）遵守机房纪律，服从辅导教师指挥，爱护实验设备；（4）实验课程不。事不能出席，所缺实验一般不补。实验的验收将分为两个部分：第一部分是上机操作，包括检查程序运行和即时提问；第二部分是提交的实验。希望能够充分利用实验条件，认真完成实验，通过实验过程切实掌握数据库的基本原理与技术。希望在使用本实验指导书及进行实验的过程中，能够帮助不断地发现问题，并提出建议。实验 2遥感数据预处理之几何校正一、实验目的1、了解坐标定义与投影转换；2、掌握图像几何校正；二、实验数据TM 影像三、实验内容及主要步骤坐标定义与投影转换图像预处理是遥感数字图像处理中非常重要的

3、环节，也是空间信息提取之前首先要做的工作。主要包括图像几何校正、图像融合、图像镶嵌和图像裁剪等一般过程。A坐标定义ENVI 中的坐标定义文件存放在 ITTIDLxxproducvixx map_proj 文件夹下。三个文件了坐标信息：ellipse.txt：椭球体参数文件。datum.txt：基准面参数文件。map_proj.txt：坐标系参数文件。在 ENVI 中自定义坐标系分三步：定义椭球体、基准面和定义坐标参数。1、定义椭球体语法为 ，。这里将“Krasovsky, 6378245.0,6356863.0”和“IAG-75, 6378140.0,6356755.3”加入 ellipse.

4、txt 末端（图2-1）。ellipse.txt 文件中已经有了斯基椭球，由于翻译原因，这里的英文名称是 Krassovsky。为了让其他识别，这里新建一个 Krasovsky 椭球体。图 2-1 定义地球椭球体2、定义基准面语法为，。这里将“Beijing-54,Krasovsky, -12, -113, -41”和“Xian-80,IAG-75,0,0,0”加入 datum.txt 末端（图 2-2）。图 2-2 定义大地基准面有的时候为了与其他兼容，基准面的名称需要写成所用的椭球体名称。3、 定义投影（1）选择主菜单 MapCustomize Map Projection 命令；（2）在

5、 Customized Map Projection Definition 窗口中设图投影的参数（图 2-3）；图 2-3 定义地图投影相关参数说明：Projection Name：定义投影名称；Projection Type：定义投影类型，这里选择 Transverse Mercator；Projection Datum:定义大地基准面，这里选择之前定义的 Beijing-54；False easting：定义东偏移的距离 500km；Latitude of Projection origin：定义投影的起始维度；Longitude of central meridian：定义经线；Scal

6、e factor：定义缩放倍率。（1）定义好参数后，选择 ProjectionAdd New Projection 命令；（2）选择 FileSave Projections 保存自定义投影（图 2-4）；图 2-4 定义投影输出（3）点击 OK，输出自定义投影。在 ITTIDLxxproducvixx map_proj 文件夹中的 map_proj.txt 文件中可看到刚才定义的坐标系参数。图 2-5 系统投影信息4、使用定义的坐标系统（1） 在主菜单中，选择 FileOpen Image File，打开一幅无坐标系统的影像数据；影像数据投影缺失表现为 Map InfoDatum:。（2）

7、选择未定义投影影像的 Map Info 图层，右键单击选择 EditMapInfromation；（3）在 EditMap Information 窗口中编辑地图信息（图 2-7）；图 2-6 波段选择列表图图 2-7 编辑地图信息（4）点击 Change Proj 按钮，在弹出的 Projection Selection框中选择 beijing54，点击 OK（图 2-8）。（5） 点击 OK 完成投影定义。定义坐标后的图像投影信息如图 2-9 所示。图 2-8 选择地图投影图 2-9 图像投影信息B投影转换（1） 选择主菜单 MapConvert Map Projection 工具；（2）

8、 在 ConvertMapProjectionInputImage 中选择需要转化投影的图像文件（图 2-10）；图 2-10 选择转换图像投影的文件Spatial Subset：空间裁剪，参考图像裁剪；Spectral Subset：光谱分割，可有选择性的对波段进行处理。（3） 在 Convert Map Projection Parameters 中点击 Change Proj 按钮，选择投影类型；（4） 在 Projection Selection框中选择投影类型， 这里选择xian80（如果没有选项，参考定义坐标系统），点击 OK 按钮；（5） 在 Convert Map Projec

9、tion Parameters 中设置转换参数及输出文件和文件名等；图 2-11 图像投影转换参数设置（6） 点击 OK 执行投影转换操作。图像几何校正遥感图像的几何纠正是指消除影像中的几何形变，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新影像。一般常见的几何纠正有从影像到地图的纠正，以及从影像到影像的纠正，后者也称为影像的配准。遥感影像中需要改正的几何形变主要来自相机系统误差、地形起伏、地球曲率以及大气折射等。几何纠正包括两个环节：一是像素坐标的变换，即将影像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素亮度值进行重采样。A影像到影像的几何纠正1、打开并显示图像文件在 ENVI 主菜单栏中，

10、选择 File Open Image File，打开参考影像（这里以 SPOT 图像为例）和需校正影像（这里以 TM 图像为例）。它们将分别显示在Display 窗口，如图 2-12 所示。图 2-12 待纠正影像和参考影像显示图2、启动几何纠正模块（1） 在 ENVI 主菜单中，选择 MapRegistrationSelect GCPs：Image toImage，弹出 Image to Image Registration 几何纠正模块框。（2） 选择显示参考影像（SPOT 文件）的 Display 为基准图像的（BaseImage），显示需校正影像（TM 文件）的 Display 为待纠

11、正图像（Warp Image）（如图 2.13 所示）。（3） 点击 OK 按钮，弹出 Ground Control PoSelection框，进行地面控制点，如图 2.14 所示。图 2.13 选择基准影像与待纠正影像图 2.14 地面控制点选择框3、地面控制点在图像几何纠正过程中，地面控制点是一项重要和繁重的工作，直接影响最后的纠正结果，在实际操作中要特别认真和具有耐心。（1） 在 Ground Control PoSelection框中，选择 Options SetPoColors，设置或修改 GCP 在可用和不可用状态的颜色。（2） 在两个 Display 中移动方框位置，寻找明显的地

12、物特征点作为输入GCP。（3） 在 Zoom 窗口中，点击左小下角第三个按钮，打开定位光标，将光标分别移到基准影像与待纠正影像相同地物点上。（4） 在 Ground Control PoSelection 上，单击 AddPo按钮，将当前找到的点进行收集。如图 2.15 所示。图 2.15 同名地物控制点（5） 利用同样的方法继续寻找其余的点，当选择控制点的数量达到 3 时，RMS 被自动计算。Ground Control PoSelection 上的 Predict 按钮可用，这时在基准图像显示窗口上面定位一个特征点，单击 Predict 按钮，纠正图像显示窗口上会自动区域，适当调整一下位置

13、，点击 Add Po按钮，将当前找到的点收集。随着控制点数量的增多，点的精度越来越精确。（6） 选择 OptionAuto Predict，打开自动功能，这时在基准图像显示窗口上面定位一个特征点时，纠正图像显示窗口上会自动。当选择一定数量的控制点之后（至少 3 个），可以利用自动找点功能。（7） 选择 OptionAutomatically Generate Pos，选择一个匹配波段，如选择信息量多 Band5，单击 OK 按钮。（8） 在 Automatic Tie PoMethod Parameter框中。这里设置 Tie点的数量（Number of Tie pos）：60；其他选择默认参

14、数（图 2.16 所示），点击 OK 按钮。图 2.16 Tie 点选择参数设置（9） 在 Ground Control Poection 上，单击 ShowList 按钮，可以看到选择的所有控制点列表，如图 2.17 所示。图 2.17 控制点列表（10） 选择 Image to Image GCP List 上的 OptionOrdos by Error，按照 RMS 值由高到低排序。对于 RMS 过高，建议直接删除，选择此行，按 Delete按钮；二是在两个图像的 ZOOM 窗口上，将光标重新定位到正确的位置，点击 Image to Image GCP List 上的 Update 按钮

15、进行微调。当 RMS 值小于 1 个像素时（根据实际情况判断最小 RMS 值），点的数量足够且分布均匀，完成控制点的选择。（11） 选择 FileSave GCPs to ASCII，将控制点保存。4、选择纠正参数并输出结果此处 ENVI 提供两种输出方式：Warp File 和 Warp File（as Image Map）（1） Warp File 方式A. 在 Ground Control Poection 上，选择 OptionsWarpFile，选择需纠正图像。B. 在纠正参数框中（图2.18 所示），设置纠正参数；相关参数说明：重采样选择双线性（Bilinear），背景值（Back

16、 ground）为 0。Output Image Extent：默认是根据基准图像大小计算，可以进行适当调整。C. 选择输出路径和文件击 OK 按钮。Warp File 纠正方式得到的结果影像，它的尺寸大小、投影参数和像元大小（如果基准图像有投影）都与基准图像一致。（2） Warp File（as Image Map）方式A. 选择 OptionsWarp File（as Image Map），选择纠正文件（TM 文件）。B. 投影参数不变，在 X 和 Y 的像元大小输入 30m，按回车键，图像输出大小自动更改。C. Output Image Extent：默认是根据基准图像大小计算，可以进行

17、适当调整。D. 设置输出路径和文件击 OK 按钮。5、检验纠正结果检验纠正结果的基本方法是：同时在两个窗口中打开图像，其中一幅是纠正后的图像，一幅是基准图像，通过视窗（Link Displays）及光标或者图 2.18 校正输出参数设置地理（Geographic Link）进行关联。在显示纠正结果的 Image 窗口中，从右键快捷菜单中选择 Geographic Link命令，选择需要的两个窗口，打开光标进行查看。B图像到地图的几何纠正图像到地图的几何纠正纠正过程与图像到图像几何纠正基本类似控制点方式更加灵活，如果控制点需要从不同途径收集或者直接从图上后键盘输入，可以采用这种方式，如地形图的纠

18、正。下面以 TM 图像为例介绍该种几何纠正。1、打开并显示图像文件在 ENVI 主菜单栏中，选择 File Open Image File，打开需纠正影像。2、启动几何纠正模块（1） 在 ENVI 主菜单中，选择 MapRegistrationSelect GCPs Image toMap：Image to Map，打开几何纠正模块。如图打开了很多显示窗口，还需要选择纠正图像的显示窗口。弹出纠正参数设置选择框（ Image to MapRegistration）；（2） 在 Image to Map Registration框中，填写纠正图像的投影参数、像元大小（X/Y Pixel Size）

19、。3、地面控制点地面控制点通过以下几种方式（几种方式可以同时采用）。（1） 键盘输入在纠正图像 Display 中移动方框位置，寻找明显的地物特征点作为输入 GCP。A. 在 Zoom 窗口中，移动定位光标（利用键盘微调），将光标定位到地物特征点上；B. 在两个 Display 中移动方框位置，寻找明显的地物特征点作为输入 GCP；C. 在 Zoom 窗口中，点击左小下角第三个按钮 ，打开定位光标，将十字光标移到相同地物点上；D. 在 Ground Control PoSelection框上，将这个点的坐标 x（E）、y（N）值键盘输入；重复（1）（3）步骤继续其他控制点。当到第 4 个点的时

20、候，可以通过 Predict功能图上大致位置。（2） 从栅格文件中A. 打开控制点的栅格文件，并在 Display 中显示；B. 在纠正图像的 Display 中移动方框位置，寻找明显的地物特征点作为输入 GCP；C. 在栅格文件 Display 中，将 Zoom 窗口中光标定位到相同的地物特征点；D. 在栅格文件 Display 中，右键打开快捷菜单，选择 Pixel Locator，单击 Pixel Locator框上的 Export 按钮，系统自动将定位点坐标输入 GroundControl Poection框中的 x（E）、y（N）项；E. 重复（1）（4）步骤其他控制点。（3）从矢量文件中A. 在 ENVI 主菜单中，OpenOpen Vector File，在文件选择框中，文件类型选择 USGS DLG（*.ddf，*.dlg），选择矢量文件；B. 由于不是 ENVI 的.evf 矢量格式文件，ENVI 自动会对它进行格式