遥感实习报告二

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影像地理坐标定位和配准实验日期9.19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中对影像进行地理校正，添加地理坐标，以及如何使用ENVI进行影像到影像的配准和影像到地图的校正。2.熟悉ENVI中对带地理坐标的数据的处理，使用地图公里网和注记创建影像地图，并生成输出影像。二、实验仪器设备计算机、ENVI软件。三、实验原理、内容及步骤实验原理：1.ENVI对带地理坐标的影像提供了全面的支持，它能够对许多预定义的地图投影进行处理，这些地图投影可以采用UTM或StatePlane投影方式。此外，ENVI的用户自定义地图投影功能能够创建自定义的地图投影，它允许使用6种基本投影类型，超过35种的不同椭球体以及100多种的基准数据集（Datum），来满足大多数地图投影的需要。2.ENVI地图投影参数存储在一个ASCII文本文件map_proj.txt中，该文本文件能够被ENVI地图投影工具修改，或者直接被用户编辑。这个文件中的信息会被影像相应的头文件（ENVIHeaderfiles）所使用，而且ENVI允许使用已知的地图投影坐标来简单地指定相关联的MagicPixel（地图坐标系统的起始点）。然后，选择的ENVI函数就能够使用该信息，在带地理坐标的数据空间中进行操作处理。3.ENVI的影像配准和几何纠正工具允许用户将基于像素的影像定位到地理坐标上，然后对它们进行几何纠正，使其匹配基准影像的几何信息。使用全分辨率（主影像窗口）和缩放窗口来选择地面控制点（GCPs），进行影像到影像和影像到地图的配准。基准影像和未校正影像的控制点坐标都会显示出来，同时由指定的校正算法所得的误差也会显示出来。地面控制点预测功能能够使对地面控制点的选取简单化。4.将使用重采样、缩放比例和平移（这三种方法通称RST），以及多项式函数（多项式系数可以从1到n），或者Delaunay三角网的方法，来对影像进行校正。所支持的重采样方法包括最近邻法（nearest-neighbor）、双线性内插法（bilinearinterpolation）和三次卷积法（cubicconvolution）。使用ENVI的多重动态链接显示功能对基准影像和校正后的影像进行比较，可以快速地评估配准的精度。实验步骤：1.启动ENVI，启动前，请确认已正确安装ENVI。要在UNIX或MacintoshOSX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.打开并显示SPOT数据，要打开带地理坐标的SPOT数据：1）从ENVI主菜单中，选择File→OpenImageFile。2）当EnterDataFilename文件选择对话框出现后，选择进入envidata目录下的bldr_reg子目录，从列表中选择bldr_sp.img文件。3）点击OK。4）当可用波段列表对话框出现后，点击GrayScale单选按钮，使用鼠标左键，点击相应的波段名，从对话框顶部所列波段中选中SPOT波段。所选择的波段名显示在SelectedBand:字段区域中。5）点击LoadBand按钮，加载这幅影像到一个新的显示窗口中。3.修改ENVI头文件中的地图信息1）在可用波段列表中，右键点击bldr_sp.img文件名下的MapInfo图标，从弹出的快捷菜单中选择EditMapInformation。EditMapInformation对话框出现在屏幕上。图1：EditMapInformation对话框这个对话框列出了在ENVI中添加地理坐标所用的地理信息。可以调整ENVI使用的MagicPixel（作为地图坐标系统的起始点）相对应的影像坐标。因为ENVI可以从相应头文件信息和地图投影文件中，识别出地图投影、像元大小以及地图投影参数，所以用它能够计算出影像中任意像元的地理坐标。既可以输入地图坐标，也可以输入地理坐标（纬度/经度）。2）点击Projection/Datum文本旁边的箭头切换按钮，显示UTMZone13North地图投影的纬度/经度坐标。ENVI在处理过程中才进行转换。3）点击当前的DMS或者DDEG按钮，分别在度-分-秒（Degrees-Minutes-Seconds）和十进制的度（DecimalDegrees）之间进行切换。4）点击Cancel，退出EditMapInformation对话框。4．影像到影像的配准本专题的这一部分将逐步演示影像到影像的配准处理过程。带有地理坐标的SPOT影像被用作基准影像，一个基于像素坐标的LandsatTM影像将被进行校正，以匹配该SPOT影像。4.1打开并显示LandsatTM影像文件1）从ENVI主菜单中，选择File→OpenImageFile。2）当EnterDataFilenames对话框出现后，选择进入envidata目录下的bldr_reg子目录，从列表中选择bldr_tm.img文件。3）在文件选择对话框中，点击Open（在UNIX操作系统下为OK），把TM影像波段加载到可用波段列表中。4）在列表中选中波段3，点击NoDisplay按钮，并从下拉式菜单中选择NewDisplay。5）点击LoadBand按钮，来把TM第3波段的影像加载到一个新的显示窗口中。4.2显示光标位置/值要打开一个显示主影像窗口，滚动窗口，或者缩放窗口中光标位置信息的对话框，可以按一下步骤进行操作。1）从主影像窗口菜单栏中，选择Tools→CursorLocation/Value。2）在主影像窗口、滚动窗口和缩放窗口的TM影像上，移动鼠标光标。注意到坐标是以像素单位给出的，这是因为这个影像是基于像素坐标的，它不同于上面带有地理坐标的SPOT影像。3）选择File→Cancel，关闭CursorLocation/Value对话框。4.3开始进行影像配准并加载地面控制点1）从ENVI主菜单栏中，选择Map→Registration→SelectGCPs:ImagetoImage。2）在ImagetoImageRegistration对话框中，点击并选择Display#1（SPOT影像），作为BaseImage。点击Display#2（TM影像），作为WarpImage。3）点击OK，启动配准程序。通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点。图2：用来进行影像到影像配准的GroundControlPointsSelection对话框4）在GroundControlPointsSelection对话框的BaseX和Y文本框中，分别输入753和826，将SPOT影像中的光标移动到相应的点上。如下图所示：5）使用同样的方法，在WarpX和Y文本框中，分别输入331和433，将TM影像中的光标移动到相应的点上。如下图所示：6）在两个缩放窗口中，查看光标点所处位置。如果需要，在每个缩放窗口所需位置上，点击鼠标左键，调整光标点所处的位置。注意：在缩放窗口中支持亚像元（sub-pixel）级的定位。缩放比例越大，地面控制点定位的精度就越好。7）在GroundControlPointsSelection对话框中，点击AddPoint，把该地面控制点添加到列表中。点击ShowList查看地面控制点列表。尝试选择几个地面控制点找到选择地面控制点的感觉。注意对话框中所列的实际影像点和预测点坐标。一旦已经选择了至少4个地面控制点以后，RMS误差就会显示出来。8）在GroundControlPointsSelection对话框中，选择Options→ClearAllPoints，可以清除掉所有已选择的地面控制点。9）从GroundControlPointsSelection对话框中，选择File→RestoreGCPsfromASCII。10）在EnterGroundControlPointsFilename对话框中，选择文件bldr_tm.pts，然后点击OK，加载这个预先保存过的地面控制点坐标。11）在ImagetoImageGCPList对话框中，点击单独的地面控制点。查看两幅影像中相应地面控制点的位置、实际影像点和预测点的坐标以及RMS误差。调整对话框的大小，观察GroundControlPointsSelection对话框中所列的合计RMS误差（RMSError）。图3：影像到影像配准中所用的ImagetoImageGCPLIst对话框4.4操作处理地面控制点下面的内容仅提供处理方法，并且只对有限的地面控制点按钮的处理功能进行操作。1）在ImagetoImageGCPList对话框中，选择相应的地面控制点，然后在GroundControlPointsSelection对话框中进行修改，这样可以编辑单个控制点的坐标位置。可以通过输入一个新的像素坐标，或使用对话框中的方向箭头逐像素地移动坐标位置。2)在ImagetoImageGCPList对话框中，点击On/Off按钮，屏蔽掉所选择的地面控制点。这样在校正模型和RMS计算中都将不会考虑这个地面控制点坐标。这些地面控制点并没有被真正地删除，仅仅是被忽略掉了，可以使用On/Off按钮重新激活这些地面控制点。3)在ImagetoImageGCPList对话框中，点击Delete按钮，可以从列表中删除一个地面控制点。4)在两个缩放窗口中调整光标位置，然后点击ImagetoImageGCPList对话框中的Update按钮，更新所选的地面控制点，将其修改到当前光标的所在位置。5)ImagetoImageGCPList对话框中的Predict按钮，允许对新的地面控制点进行预测。它以当前的校正模型为基础。(1)将包含SPOT影像的那个主影像窗口的光标放置到一个新的位置上。然后点击Predict按钮，放置在TM影像上的光标就会根据校正模型，移动到预测的匹配点上去。(2)通过在TM数据中，轻微地移动光标，能够对所提取的位置点进行交互式的精确定位。(3)在GroundControlPointsSelection对话框中，点击AddPoint，把这个新的控制点添加到列表中。4.5校正影像我们可以校正显示的影像波段，也可以同时校正多波段影像中的所有波段。这里我们仅对已显示的波段进行校正。1)从GroundControlPointsSelection对话框中，选择Options→WarpDisplayedBand。2)在RegistrationParameters对话框中的WarpMethod按钮菜单中，选择RST。在Resampling的按钮菜单中选择NearestNeighbor重采样法。图4：RegistrationParameters对话框3)输入文件名bldr_tm1.wrp，点击OK。4)重复步骤1和步骤2，还是使用RST校正法，但是要相应地选择Bilinear和CubicConvolution重采样法。5)将结果分别输出到bldr_tm2.wrp和bldr_tm3.wrp文件中。6)再一次重复步骤1和步骤2，这一次选择一次多项式Polynomial校正法，并使用CubicConvolution重采样法。然后再选择Delaunay三角网的Triangulation校正法，相应地使用CubicConvolution重采样法。7)将结果分别输出到bldr_tm4.wrp和bldr_tm5.wrp文件中。输出影像如下图所示：4.6比较校正结果使用动态链接来比较校正结果：1)在可用波段列表中，点击原始的TM波段影像名bldr_tm.img，然后从菜单栏中，选择File→CloseSelectedFile。2)在随后出现的ENVI警告对话框中，点击Yes关闭相应的影像文件。3)在可用波段列表中，选择BLDRTM_1