ENVI图像处理专题之：图像几何校正.pdf

资源环境与旅游管理系GIS教研室邓美容

标的信息，这是遥感图像成像的过程也是它的内在规律。在这个过程中图像的几何畸变也
随即产生了，其中原因很多，主要表现在以下几个方面

1.1卫星位置和运动状态变化的影响

卫星围绕地球按椭圆轨道运动，引起卫星航高和飞行速度的变化，导致图像对应产生
偏离与在卫星前进方向上的位置错动。另外，运动过程中卫星的偏航、翻滚和俯仰变化也
能引起图像的畸变。

以上误差总的来说，都是因为传感器相对于地物的位置、姿态和运动速度变化产生的，
属于外部误差。此外，由于传感器本身原因产生的误差，即内部误差，这类误差一般很小，
通常人们不作考虑。

1.2地球自转的影响

大多数卫星都是在轨道运行的降段接收图像，即当地球自西向东自转时，卫星自北向
南运动。这种相对运动的结果会使卫星的星下位置产生偏离，从而使所成图像产生畸变。

1.3地球表面曲率的影响

地球表面是不规则的曲面，这使卫星影像成像时像点发生移动，像元对应于地面的宽
度不等。特别是当传感器扫描角度较大时，影响更加突出。

1.4地形起伏的影响

当地形存在起伏时，使原来要反映的理想的地面点被垂直在其上的实际某高点所代替，
引起图像上像点也产生相应的偏离。

1.5大气折射的影响

由于大气圈的密度是不均匀分布的，从下向上越来越小，使得整个大气圈的折射率不
断变化，当地物发出的电磁波穿越大气圈时，经折射后的传播路径不再是直线而是一条曲
线，从而导致传感器接收的像点发生位移。

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积的精确度，关系到从图像上获取的信息准确与否，因此在选择控制点上要十分小心，尽
可能提高其精度，并且要对校正结果进行反复的分析比较，必要时还要进行多次校正。几
何校正让图像上地物对应的像元出现在它应该在的地方，再通过辐射校正、影像增强等遥
感图像处理技术，还图像以“本来面目”。然后通过对图像的识别、分类、处理
实现地面空间上各类资源信息的空间分析研究，使遥感技术投入到实际生产应用中。

3.几何精校正方案

遥感影像图的几何校正目前有3种方案，即系统校正、利用控制点校正以及混合校
正。遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这种校正叫系统校正(又叫几何粗校正)，
即把遥感传感器的校准数据、传感器的位置、卫星姿态等测量值代入理论校正公式进行
几何畸变校正;而用户拿到这种产品后，由于使用目的不同或投影及比例尺不同，仍旧需要
做进一步的几何校正，这就需要对其进行几何精校正即利用地面控制点GCP(Ground
ControlPoint，遥感图像上易于识别，并可精确定位的点)对因其他因素引起的遥感图像几
何畸变进行纠正。混合校正则是由一般地面站提供的遥感CCT已经完成了第一阶段的几
何粗校正，用户所要完成的仅仅是对图像做进一步的几何精校正。

几何精校正就是利用地面控制点GCP对各种因素引起的遥感图像几何畸变进行校
正。从数学上说，其原理是通过一组GCP建立原始的畸变图像空间与校正空间的坐标变
换关系，利用这种对应关系把畸变空间中全部元素变换到校正空间中去，从而实现几何精
校正。

几何校正最关键的步骤就是如何准确选择控制点（有时又称为同名地物点，指的是同
一个地区的两幅影像上对应的同一个地物点），越准确越好。其次就是利用选好的控制点，
采用一定的校正方法进行校正。

几何校正选点的方式通常用三种：基于已有准确坐标的影像；基于地面实测控制点数
据；基于有准确坐标的地图数据。

4.几何精校正

下面我们主要介绍基于同一个地区的有准确坐标的影像，来校正另一幅TM影像的基
本过程。

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中对影像进行几何精校正下：

将原始数据LS5_TM_20090324_032106_032131_129042_FASTB_L2.zp和
LS5_TM_20090324_000000_000000_129042_GEOTIFF_L4.zip分别解压到相应的文件夹，
为了便于识别，将LS5_TM_20090324_032106_032131_129042_FASTB_L2重命名为
TM2009_129042_L2，将LS5_TM_20090324_000000_000000_129042_GEOTIFF_L4重命名
为TM_2009129042_L4。

打开ENVI5.0软件，并加载TM2009_129042_L2和TM_2009129042_L4两幅影像，加
载TM2009_129042_L2步骤如下：打开file-openexternalfile——landsat——fast此时弹出
加载数据选项窗口header.dat，点击“打开”按钮，显示结果如图。