遥感图像的几何校正与纠正

4.3.4　几何校正

遥感图像在获取过程中，由于各种因素的影响，图像本身的几何形状与其对应的地物形状往往是不一致的。遥感图像的几何变形是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异。遥感图像的几何校正就是为了解决遥感图像的几何变形问题。

造成遥感图像几何变形的因素很多，总体可分为静态误差和动态误差两大类:静态误差是在成像过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差;动态误差主要是在成像过程中由于地球的旋转等因素所造成的图像变形误差。变形误差又可分为内部误差和外部误差两类:内部误差主要是由于传感器自身的性能技术指标偏移标称数值所造成的，内部误差随传感器的结构不同而异，其数据和规律可以在地面通过检校的方式测定;外部变形误差是在传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各种因素所造成的误差，如传感器的外方位元素变化、传感器介质不均匀、地球曲率、地形起伏以及地球旋转等因素引起的变形误差。

遥感图像的几何处理包括两个层次:第一是遥感图像的粗加工处理，第二是遥感图像的精加工处理。

1.遥感图像的粗加工处理

遥感图像的粗加工处理也称为粗纠正，它仅进行系统误差改正。

粗加工处理一般由遥感数据地面接收站来进行，它对传感器内部畸变的改正很有效，但处理后图像仍有较大的残差(偶然误差和系统误差)。因此必须对遥感图像做进一步的处理，即精加工处理。

2.遥感图像的精加工处理

遥感图像的精纠正是指消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。

目前，遥感图像的几何校正方法主要有多项式纠正法、共线方程纠正法等。

(1)遥感图像的多项式纠正。多项式纠正是遥感图像几何处理中广泛使用的一种方法，它的原理直观，并且计算较为简单，特别是对于地面相对平坦的地区，具有足够好的纠正精度。多项式纠正回避了成像的空间几何过程，而直接对图像变形的本身进行数字模拟。由于遥感图像的几何变形由多种因素引起，其变化规律十分复杂，难以用一个严格的数字表达式来描述，为此常常选择一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系，并利用地面控制点的图像坐标和其同名点的地面坐标通过平差原理计算多项式中的系数，然后用该多项式对图像进行几何校正。

(2)遥感图像的共线方程纠正。共线方程纠正是建立在图像坐标与地面坐标严格数学变换关系的基础上的，是对成像空间几何形态的直接描述。该方法纠正过程需要有地面高程信息(DEM)，可以改正因地形起伏而引起的投影差。因此当地形起伏较大，且多项式纠正的精度不能满足要求时，要用共线方程进行纠正。

共线方程纠正时需要有数字高程信息，计算量比多项式纠正要大。同时，在动态扫描成像时，由于传感器的外方位元素是随时间变化的，因此外方位元素在扫描过程中的变化只能近似表达，此时共线方程本身的严密性就存在问题。所以动态扫描图像的共线方程纠正与多项式纠正相比，精度不会有大的提高。