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目 录

自动采集控制点的RPC正射校正

1       概述

2       详细操作步骤

第一步：打开数据

第二步：执行正射校正

第三步：结果查看

1  概述

遥感影像的位置信息通常是我们所关心的问题。在一些应用中，影像是否具有正确的位置信息是非常重要的。例如：利用不同时相的影像数据进行变化监测、遥感反演时获取某些实测点位置对应的影像信息，等等。通常，为了使图像的位置与实际位置匹配，我们会借助一幅已经具有正确位置信息的参考图像或者一组地面控制点来对该图像进行配准，这就是通常所说的“几何校正”。

在ENVI中，提供了丰富的几何校正的工具，比如：针对低空间分辨率影像，提供基于自带定位信息的几何校正工具Georeference by GLT；针对中等空间分辨率影像，提供交互式的几何校正工具Select GCPs: Image to Image/Map，该工具也是目前使用最为广泛的几何校正工具之一；针对高空间分辨率影像，提供流程化的正射校正工具RPC Orthorectification Workflow。此外，还提供简单、快捷的影像自动配准工具Image Registration Workflow。

本教程跟大家一起学习的是ENVI5.3 SP1新增的一个工具：RPC Orthorectification Using Reference Image（译为：基于参考影像的RPC正射校正或自动采集控制点的RPC正射校正），它适用于ENVI支持的自带RPC信息的所有中高空间分辨率影像，比如：GF1/2、WorldView1/2/3、Pleiades、OrbView-3等。其优点是可以在正射校正时从参考影像上自动寻找控制点，之后利用控制点对影像原始的RPC进行修正，重新构建正射模型，校正的结果是具有正确位置信息、与参考影像完全配准的正射影像，这对于经影像原始RPC正射校正后与实际位置还有偏差的影像（比如：GF1-WFV等）来说是非常方便的，可以在很大程度上提高影像预处理效率。

2 详细操作步骤

下面以1景2015年10月8日获取的完整的GF1-WFV3数据为例介绍该工具的使用方法，数据级别为L1A，空间分辨率为16米。参考影像由7景相近时相的Landsa8数据全色波段镶嵌而成（镶嵌后完全覆盖该影像，空间分辨率为15米）。DEM采用30米空间分辨率的ASTER GDEM数据。例子数据在“…/27.自动采集控制点的RPC正射校正工具/数据”文件夹中，操作前首先需要对3个数据压缩包进行解压处理。

注：该工具是ENVI5.3.1新增的工具，故本教程仅适用于ENVI5.3.1及以上版本。

第一步：打开数据

• 在菜单栏中，选择File > Open As > Optical Sensors > CRESDA > GF-1，弹出Open对话框，选择4_N40.6_20151008_L1A0001087581.xml文件，点击打开；

图2.1 打开待校正GF1-WFV原始影像

• 在菜单栏中，选择File > Open或者直接单击工具栏中的 图标，在弹出的Open对话框中，选择dat，点击打开；

图2.2 打开参考影像

• 同样的方法打开DEM数据dat。

第二步：执行正射校正

• 在Toolbox中，选择Geometric Correction > Orthorectification > RPC Orthorectification Using Reference Image，弹出RPC Orthorectification Using Reference Image参数设置面板；
• Input Raster：具有RPC信息的待校正影像。选择4_N40.6_20151008 _L1A0001087581.tiff；
• Input Reference Raster：具有准确地理位置信息的参考影像。选择ReferenceImage _Landsat8_Pan_Mosaic.dat；
• Input DEM Raster：覆盖待校正影像区域的DEM数据。选择dat；
• DEM Is Height Above Ellipsoid：DEM数据是否是椭球高。保持默认No；
• Requested Number of GCPs：需要采集的控制点数量，默认为25。这里设置为100；
• Image Resampling：重采样方法，默认为双线性内插Bilinear。这里选择三次卷积内插Cubic Convolution；
• Grid Spacing：像素栅格间距。保持默认10；
• Output Raster：校正结果输出路径及文件名。比如，本教程中校正结果按如下方式命名：dat，这样后续使用时可以很方便地知道数据已经做过那些处理；
• Output GCPs：自动生成控制点文件输出路径及文件名，也可以按上述方法命名；
• Display result：校正结果是否加载显示。保持默认Yes。
• 点击OK开始执行。

最终参数设置如图2.3所示：

图2.3 RPC Orthorectification Using Reference Image参数设置面板

补充说明：

• 参考影像和待校正影像最好是同年同季的，这样可以确保自动采集的控制点更为精确；
• 参考影像的分辨率尽量与待校正影像相同，或者高于待校正影像。如果二者分辨率相同，校正效果最佳；如果参考影像分辨率比待校正影像高5倍以上，可以在校正之前对参考影像进行重采样，适当降低其分辨率；
• 用于校正的DEM数据至少要覆盖待校正影像范围，优先选择与待校正影像分辨率匹配或接近的DEM数据；如果对应区域没有合适的DEM数据，可以使用ENVI自带全球分辨率30秒（约900米）的DEM数据，数据位置在软件安装路径下data文件夹中（如：C:\Program Files\Exelis\ENVI53\data\ GMTED2010.jp2）。如果地形影响较大，也可以使用全球分辨率5秒（约200米）的DEM数据，但需要额外下载，关于该数据介绍及下载地址可参考博文：USGS发布最新7.5秒分辨率GMTED2010 DEM数据；
• 关于DEM Is Height Above Ellipsoid的选择，如果DEM数据已经是椭球高，同时不需要进行大地水准面校正，DEM Is Height Above Ellipsoid选择Yes。但是，目前我们常见的大多数DEM数据都是平均海平面高程，比如：ENVI自带的全球DEM数据、NED（National Elevation Dataset）等，这时，DEM Is Height Above Ellipsoid保持默认即可；
• 关于Requested Number of GCPs的设置，默认数量是25个，可以根据需要适当增加；同时，最终采集到的控制点数量肯定 ≤ 设置的数值，因为工具会自动将误差较大的一些点剔除掉；
• Grid Spacing表示软件通过RPC转换在输入影像中进行相关像素查找时的像素栅格间距，默认为10。当该值设置较大时，正射校正速度较快但校正精度降低；如果有对应区域高分辨率的DEM数据同时该区域地形起伏较大时，可以设置该值为1执行严格的正射校正。一般情况下按默认即可；
• 使用该工具得到正射校正结果的空间分辨率是根据影像原始RPC估算的，也可手动指定像素输出分辨率大小。

第三步：结果查看

如果Display result选择Yes，校正结束后影像会自动加载显示（图2.4），如果没有自动加载，可以在Data Manager中手动加载。这里，我们通过与参考影像叠加显示来查看校正结果是否准确，具体操作如下：

图2.4 加载显示正射校正结果

• 在Layer Manager中，首先将待校正的原始影像图层关闭（图层名左侧√去掉），然后选择参考影像dat，右键选择Display in Portal，在校正后影像视图上弹出一个小窗口显示对应区域的参考影像；
• 借助工具栏相关按钮或鼠标操作查看校正后影像与参考影像的位置是否配准（图5）；

图2.5正射校正结果与参考影像局部对比

从图2.4和图2.5可以看出，经该工具校正后的影像已经具备了真实的地理坐标信息。同时，校正后的影像与参考影像基本上能够很好地配准。

此外，我们也可以借助RPC正射校正流程化工具（RPC Orthorectification Workflow）来查看自动采集控制点的精度，具体操作如下：

• 在Toolbox中，选择Geometric Correction > Orthorectification > RPC Orthorectification Workflow，弹出File Selection Select Input and DEM面板。Input File选择待校正影像，DEM File选择ASTER GDEM数据，点击Next；

图2.6正射校正文件选择面板

• 在RPC Refinement Imprt GCPS面板GCPs选项卡下，点击左下角Load GCPs按钮 ，选择刚才生成的控制点文件GF1_WFV3_20151008_1087581_RPCOrthorectificationUsing ReferenceImage_LC8_Pan.pts，点击打开。可以看到，自动采集到的控制点数据为65个，小于我们设置的数量（100个）；

图2.7 导入控制点文件选项卡

• 切换到Statistics选项卡，可以看到自动采集到的控制点在水平方向的总误差为83米（半个像元左右），垂直方向的总误差为4.61米，基本可以满足大部分应用需求。

图2.8 控制点误差统计选项卡