利用ENVI对遥感图像校正

1.几何校正

引起图像几何变形一般分为两大类:系统性和非系统性。系统性一般由传感器本身引起，有规律可循和可预测性，可以用传感器模型来校正，卫星地面接收站已经完成这项工作;非系统性几何变形是不规律的，它可以是传感器平台本身的高度、姿态等不稳定，也可以是地球曲率及空气折射的变化以及地形的变化等。我们常说的几何校正就是消除这些非系统性几何变形。

几何校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来校正非系统因素产生的误差，同时也是将图像投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程;由于校正过程中会将坐标系统赋予图像数据,所以此过程包括了地理编码（(geo-coding)。

2. 正射校正

2.1. 介绍

正射校正是对图像空间和几何畸变进行校正生成多中心投影平面正射图像的处理过程。它除了能纠正一般系统因素产生的几何畸变外，还可以消除地形引起的几何畸变。它采用少量的地面控制点与相机或卫星模型相结合，确立相机（传感器)、图像和地面三个平台简单关系，建立正确的校正公式,产生精确的正射影像。

2.2. ENVI正射校正概述

ENVI 支持RPC有理多项式系数（Rational Polynomial Coefficient）严格轨道物理模型的正射校正。包括 ALOS/PRISM、ASTER、IKONOS、OrbView-3、QuickBird、SPOT 4/5、CARTOSAT-1(P5)、FORMOSAT-2、World-view、GeoEye-1、KOMPSAT-2、RapidEye等正射校正模型。

ENVI还具有根据标准元数据建立RPC文件来正射校正数据的功能。也可以根据地面控制点(GCP)或者外方位元素（Xs，Ys，Zs，Omega，Phi,Kappa）建立RPC文件，来校正一般的推扫式卫星传感器、框幅式航空相片和数码航空像片。当获得的卫星数据提供轨道参数，诸如 ALOS PRISM 和 AVINIR、ASTER、 CARTOSAT-1、IKONOS、IRS-C、MOMS、QuickBird、WorldView-1等，也可以利用这个功能来生成RPC文件做正射校正。

ENVI提供无控制点(Orthorectify传感器类型）和有控制点(Orthorectify传感器类型With Ground Control)两种正射校正方式。

2.3. 卫星图像正射校正

卫星图像的正射校正过程与Image to Map方式的几何校正过程基本一致，主要包括打开数据文件、选择传感器校正模型、选择控制点、计算控制点误差、设置输出参数五个步骤,其中地面控制点为(X,Y,Z),需要高程值。如下图正射校正工具箱中有三种校正方法可供选择。

博文：ENVI：如何进行对自带RPC的图像进行RPC正射校正呢？详细描述了通过RPC进行正射校正的方法流程。

3.辐射定标

辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN)转换成绝对辐射亮度值（辐射率)的过程（梁顺林，2009)，或者转换与地表（表观）反射率、表面（表观）温度等物理量有关的相对值的处理过程。按不同的使用要求或应用目的，可以分为绝对定标和相对定标。绝对定标是通过各种标准辐射源，建立辐射亮度值与数字量化值之间的定量关系，如对于一般的线性传感器，绝对定标通过一个线性关系式完成数字量化值与辐射亮度值的转换：
$$L=Gain\ast DN＋Offset$$

式中，辐射亮度值L常用单位为W/(cm2·um · sr)。当定标为反射率时，又分为大气外层表观反射率和地表真实反射率。后者属于大气校正的范畴，有的时候也会将大气校正视为辐射定标的一种方式。

相对定标则指确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱段之间以及不同时间测得的辐射度量的相对值(童庆禧等,2006)。

传感器辐射定标可分为三个阶段或者说三个方面内容:发射前的实验室定标;基于星载定标器的星上定标;发射后的定标(场地定标)。
1．实验室定标
在遥感器发射之前对传感器进行的波长位置、辐射精度、光谱特性等进行精确测量,也就是实验室定标。它一般包含两部分内容:

• 光谱定标:确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽以及光谱响应函数。
• 辐射定标:在模拟太空环境的实验室中，建立传感器输出的量化值(DN)与传
  感器入瞳处的辐射亮度之间的模型，一般用线性模型表示，见式（13.1)。

2．星上定标
有些卫星载有辐射定标源、定标光学系统,在成像时实时、连续地进行定标。
3．场地定标
场地定标指是遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地。一般选择沙漠地区，它的光谱响应稳定，如利比亚沙漠用于定标AVHRR、北非沙漠定标 SPOT 图像、敦煌西戈壁沙漠定标CBERS图像、美国的白沙导弹靶场常用于定标高分辨率图像。通过选择典型的均匀稳定目标，用精密仪器进行地面同步测量传感器过顶时的大气环境参量和地物反射率，利用遥感方程，建立图像与实际地物间的数学关系，得到定标参数以完成精确的传感器定标。

按辐射定标数据使用的波段不同，辐射定标可分为反射波段的辐射定标和发射波段的辐射定标。反射波段的辐射定标是在0.36~31m的可见光到短波红外波段;发射波段的辐射定标是在大于 3um的热红外波段，也称“热红外定标”。