基于规划需求的遥感影像正射纠正处理方法探讨与研究

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摘 要：目前，卫星遥感影像应用于世界上各行各业，有大量的处理卫星影像的工作，特别遥感影像的几何纠正，是实现影像应用的前提。文章阐述了几何纠正原理与方法和二次多项式变换。实验表明采用基于二次多项式变换，在平坦地区无DEM情况下能获得相对较高的纠正精度，具备实际应用的可行性。

关键词：遥感 卫星影像 几何纠正 精度分析

中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（b）-000-02

由于卫星姿态、地球自转、地球曲率等原因会导致图像的几何畸变，须进行几何校正，消除系统及非系统性因素引起的图像几何畸变，从而使之实现与标准图像或具有特定投影和坐标系统的地图完全套合配准，并使其本身具有空间参数的特性包括图像空间像素坐标的变换和像素灰度值的计算，他包含遥感图像的几何粗处理和精处理；遥感图像的光学纠正和数字微分纠正。光学纠正主要用于早期的遥感图像的处理中，主要对框幅式的胶片航空影像进行纠正，现在的应用已经不多。对于大多数动态获得的遥感影像只能进行近似的纠正。该文主要探讨遥感数字图像的几何纠正。

1 图像几何校正

几何校正是由于搭载传感器的遥感平台飞行资态变化、地球自传、地球曲率等原因引起的图像几何益畸变。改正原始遥感图像中的几何畸变，将遥感图像投影到某一地理坐标系中由校正方程（多项式、共线方程），图像坐标计算地理坐标（还有重采样）。

2 数据来源与研究方法

几何精校正的方法主要有三角形线性法、多项式法等。

二次变换或高次变换通常称为多项式变换，经常被用于图像纠正，并且不需要传感器参数方面的信息。该模型原理比较直观，计算比较简单，特别是对地面相对平坦的情况，具有 足够好 的纠正精度。该算法的基本思想是 回避成像的空间几何过程，而直接对影像变形的本身进行数学模拟。它认为遥感影像的总体变形可以看作平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果，因而纠正前后影像相应点之间的坐标关系可 以用一个适当的多项式来表达，其数学模型为。常用的二元齐次多项式校正变换公式可表达为。

式中，、为某像元的原始图像坐标；、为校正后同名点的地面（或地图）坐标；、为多项式系数。二次变换适用 于原 图有非线性变换的情况，至少需要 6对控制点坐标及其理论值才能求出待定系数。具体步骤如下。

在ERDAS中，对影像进行二次多项式和三次多项式纠正对比试验结果。

第一步：显示图象文件：打开两个视窗viewer1和viewer2，在1中打开需要纠正的图象；在2中打开作为地理参考的校正过的

图象。

第二步：启动几何校正模块：在viewer1中，rastergeometric correction选择多项式几何校正计算模型polynomialok在polynomial model properties对话框中，定义多项式模型参数及投影参数，polynomial order为2applyclose。

第三步：在打开的GCP tool reference setup对话框中，选择existing viewerok打开viewer selection instructions 指示器，在viewer2中点左键打开reference map information对话框ok。

第四步：采集地面控制点：在viewer1中选中一个控制点GCP后，紧接着在viewer2中选一个位置相对应的点.采集若干GCP，直到满足所选定的几何校正模型为止。利用有限的控制点的已知坐标，解求多项式的系数，确定变换函数。然后将各个像元带入多项式进行计算，得到纠正后的坐标。

实际工作中，多项式系数求出后，根据上述公式可以求解原始图像任一像元的坐标，并对图像灰度进行内插，获取某种投影的纠正图像。一般选择最小控制点的数量为：（n+1）（n+2）/2，为多项式次数。

第五步：图象重采样：在geo correction tools对话框中选择image resample图标，打开对话框，定义参数：重采样方法方法（resample method）选择nearest neighbor，其他默认即可。

第六步：检验校正效果：在geo correction tools对话框中点击exit按纽退出几何校正过程，按照系统提示保存图象几何校正模式，并定义模式文件 （*.gms），下次直接使用。

3 实验结果及精度分析

在实验区域 内采集了20个控制点作为数学模型的公共点，并评定其内符合精度，12个地物特征点作为检查点，评定各数学模型的外符合精度。实验结果表明。

（1）如果正射影像只为城市规划用途时，对于1∶10000比例尺的地形图，点位中误差应不大于±5 m。

（2）关于二次变换 和高次变换，比如三次变换等，指出三次与二次多项式的精度相对差别不大，而在用时方面，三次多项式纠正所需时间远大于二次多项式纠正所需的时间 引，故本实验未对高次变换进行分析。

（3）从控制点个数与纠正精度上分析，二次变换几何纠正所需要的控制点的数至少要15个以上才能满足纠正精度要求，。

4 结语

该文以具体案例为背景，基于ERDAS9.2软件，对二次变换的几何纠正方法。研究表明，在小区域内，地势起伏较平坦的地区，并且根据实践经验二次变换的数学模型精度是满足规划精度要求的要求的，控制点要均衡分布、点位清晰，几何纠正中，遥感影像的控制点不要漏选和错选，并查看一下误差的大小是否满足精度要求，从而提高成图的质量和可信度。

因此，对于1∶10000的城市规划用图，利用 SPOT5卫星正射影像进行矢量化是一种经济、有效、实用的方法。

参考文献

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