遥感影像几何校正的方法与步骤
遥感技术在现代科学和环境研究中扮演着重要的角色，它通过无人机、卫星等平台收集大量的遥感影像数据，这些数据可用于地表地貌的研究、城市规划、环境监测等多个领域。然而，由于传感器的误差、地球表面的形变等因素的影响，遥感影像在采集过程中往往会发生几何畸变。因此，几何校正成为了处理遥感影像的必要步骤之一。
一、几何校正的目的
遥感影像的几何校正是指将采集的影像数据与真实地理坐标系统中的位置相对应，使影像能够准确地反映地球表面的特征。几何校正的目的是消除影像中的几何变形，使其能够与其他地理数据进行叠加分析，从而得到更准确的结果。
二、几何校正的方法
1. 传统校正方法
传统的几何校正方法主要基于地面控制点（GCPs）的选择和提取。首先，根据采集的影像和地理坐标系统中的地理特征，选择一组地面控制点。然后，在影像中手动或自动提取这些地面控制点的位置，同时记录其在真实地理坐标系统中的位置。最后，通过计算和调整，将影像中的像元位置校正到真实地理坐标系中。
2. 数字校正方法
随着计算机和数字图像处理技术的发展，数字校正方法逐渐取代了传统的校正方法。数字校正方法主要基于数学模型和算法来完成几何校正的过程。常用的数字校正方法包括多项式模型、参数拟合模型和同步解调模型等。这些模型可以将影像中的像素位置与地理坐标系中的位置互相转换，从而实现几何校正。
三、几何校正的步骤 几何校正的具体步骤可以归纳为以下几个步骤：
1. GCPs的选择和提取
在进行几何校正之前，首先需要选择一组地面控制点。这些地面控制点应该具有明显的地理特征，如建筑物的角点、道路的交汇处等。然后，在影像中提取这些地面控制点的位置，并记录其真实地理坐标。
2. 模型的选择和拟合
根据影像中地面控制点的位置和真实地理坐标，选择合适的数学模型和算法。根据所选择的模型，在计算机中进行参数拟合，并得到校正过程所需要的参数。
3. 影像几何校正
1 《遥感概论》实验指导书
适用专业 地理科学
实验地点 遥感与GIS实验室
指导教师
地理系
年 月
2
实验1 航空像片的立体观察
实验项目
航空像片的立体观察
实验目的
1理解像对立体观察的原理和方法
2掌握像对上测量高差的方法。
实验要求
1像片重叠部分向内放置
2同名地物重叠，压平线平行或呈一直线
实验器材
反光立体镜、遥感图像、铅笔、直尺
实验原理
通过立体像对地物的重合，观察地物的立体效果
实验主要步骤
1．在立体镜下安置象片时，应使两张象片的基线在一条直线上，然后将立体镜基线距离调整到与两眼距离（即眼基线）大致相等，并使立体镜基线方向与象片基线平行。
2．观察时眼睛接近立体镜，若同一地物影像出现双影，是由于两张象片相隔太远或太近（即两张象片的相应点距离大于或小于眼基线），或是两张象片的基线未在一直线上等原因所造成，这时应慢慢移动象片，使两张象片的基线在一直线上，并使两张象片的间隔适当，直至影像重合。重合后只要仔细观察就会出现立体。
3．在立体观察时，象片的阴影部分尽量对着自己，这样对观察立体有很大帮助，可以提高立体观察效果。因为人的生理比较适应光线从人的对方照射过来。
4．像对的立体测量（高差）。通过量测像对的左右视差，计算已知焦距和航高的像对上两点之间的高差。
实验2 遥感图像的几何校正
实验项目
遥感图像的几何校正
实验目的
了解遥感图像几何校正的基本含义和原理，掌握遥感图像几何精校正的方法和过程。
实验要求
1选择特征点作为控制点，控制点的选择要准确
2满幅均匀的选取控制点
实验器材
计算机、遥感软件、遥感图像
实验原理 3 获取参考影像的坐标系统，通过插值原理实现地图配准
实验主要步骤
1. 在ERDAS软件Viewer1中打开需要校正的Lantsat图像，在Viewer2中打开已有地理坐标的TM图像（地理校正过的）。
2. 启动几何校正模块：在viewer1菜单条中，单击Raster/Geometric
遥感图像几何精校正
实验名称：遥感图像的几何精校正。
实验目的：1.了解和熟悉envi软件的几何校正的原理
2.熟悉和掌握envi软件的几何校正的功能和使用方法；
3.对自己的图像先找到投影，再另存一幅图像，去掉投影，在其它软件中旋转一
角度，用原先的图像作为参考对旋转后的图像进行几何校正，使得其比较精确。
实验原理：几何校正，主要方法是采用多项式法，机理是通过若干控制点，建立不同图像间的多项式控件变换和像元插值运算，实现遥感图像与实际地理图件间的配准，达到消减以及消除遥感图像的几何畸变。
多项式几何校正激励实现的两大步：
1. 图像坐标的空间变换：
有几何畸变的遥感图像与没有几何畸变的遥感图像，其对应的像元的坐标是不一样的，如下图1右边为无几何畸变的图像像元分布图，像元是均匀且不等距的分布。为了在有几何畸变的图像上获取无几何畸变的像元坐标，需要进行两图像坐标系统的空间装换。
图1：图像几何校正示意图
在数学方法上,对于不同二维笛卡儿坐标系统间的空间转换,通常采用的是二元n次多项式,表达式如下:
其中x, y为变换前图像坐标, u, v为变换后图像坐标, aij , bij为多项式系数, n = 1, 2,
3, ⋯。
二元n次多项式将不同坐标系统下的对应点坐标联系起来, ( x, y )和( u, v )分别应不同坐标系统中的像元坐标。这是一种多项式数字模拟坐标变换的方法,一旦有了该多项式,就可以从一个坐标系统推算出另一个坐标系统中的对应点坐标。
如何获取和建立二元n次多项式,即二元n次多项式系数中a和b的求解,是几何校正成败的关键。数学上有一套完善的计算方法,核心是通过已知若干存在于不同图像上的同名点坐标,建立求解n次多项式系数的方程组,采用最小二乘法,得出二元n次多项式系数。
遥感影像的几何校正方法与技巧
遥感影像是通过遥感技术获取到的地球表面的图像信息。在遥感应用中，几何校正是一项非常重要的工作，它可以提高遥感影像的地理准确度和精度。几何校正是指将影像与地理坐标系统进行一致性匹配，消除由于卫星平台姿态、扫描仪器误差等因素引起的像素位置偏差，使得影像能够准确地反映地球表面的真实位置。
一、几何校正的方法
1. 基于控制点的校正方法
这是最常用的几何校正方法，它通过选取一些地面上具有已知地理位置的标志物作为控制点，然后通过对其在影像上的位置进行测量，计算出转换参数，从而实现影像校正。常见的控制点包括标志物、道路、河流等。
2. 基于全局栅格校正方法
全局栅格校正方法是一种较为简单但精度相对较低的方法，它通过对整个影像进行平移、旋转和缩放等操作，以使校正后的影像与地理坐标系统的一致性较好。
3. 基于形变模型的校正方法
除了平移、旋转和缩放等刚性变换外，影像在校正过程中往往还需要进行非刚性的形变操作，以适应地貌复杂、存在高程变化的地区。基于形变模型的校正方法可以通过建立影像的形变模型，对不同区域进行适应性校正，从而提高几何校正的精度。
二、几何校正技巧
1. 标志物选取的注意事项
在进行几何校正时，选择合适的标志物对于提高校正精度至关重要。应选择具有明显几何形状、易于在影像上检测和测量的标志物，例如明显的道路交叉口、建筑物的棱角等。此外，这些标志物应分布在整个影像区域内，避免出现局部区域校正误差过大的情况。
2. 利用地形高程信息进行校正
地形高程信息对于影像的几何校正具有重要作用。在进行几何校正时，如果有数字高程模型（DEM）数据可用，可以将地形高程信息与影像的几何信息相结合，从而进一步提高几何校正的精度。
3. 考虑大气影响
大气对于遥感影像的几何校正同样具有一定的影响。在进行几何校正前，应先进行大气校正，消除大气造成的影响，提高校正精度。
4. 多尺度校正
在进行几何校正时，可以考虑多尺度校正，即根据不同的应用需求，对不同尺度的影像进行校正处理。通过多尺度校正，可以满足不同精度要求的应用需求，并提高整体的几何校正效果。
