ENVI下高分四号（GF4）多光谱数据几何校正初试
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2016-06-27
1.概述
2015年12月29日，中国的"高分四号"卫星成功发射。"高分四号"是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。什么叫地球同步轨道呢？就是在天空某个位置固定着不动了，和地球的轨道完全同步，其意义在于可在高空长时间"盯着"很大一片区域（譬如整个太平洋），这和低轨卫星有很大区别，低轨卫星监测范围无法与"高分四号"相提并论。高分四号具备可见光、多光谱和红外成像能力，其中可见光和多光谱谱段分辨率50m，红外谱段分辨率400m，同时具备高时间分辨率的优势。
本文以一景2016年3月10日获取的华北地区GF4多光谱数据为例，介绍在ENVI下进行GF4多光谱数据几何处理的方法，测试所用到的数据级别为L1A。
2.工具及流程
对于GF4多光谱（PMS）和红外（IRS）数据来说，由于分发的L1A级产品均提供相应的RPC参数文件，因此可以直接采用ENVI提供的正射校正流程化工具进行正射校正。但直接正射校正后(无控制点)发现图像几何位置与实际位置存在较大偏差（与Landsat系列L1T级数据对比）。因此，在正射校正结束后还需要对图像做一个自动配准，这里的基准影像推荐使用Landsat系列数据（建议重采样至GF4对应分辨率，如：50m）。
针对GF4多光谱数据，推荐使用的几何处理流程如下：
图1 GF4-PMS数据几何处理流程
3.详细操作步骤
3.1数据打开
图2 文件打开对话框
图3 元数据查看面板
3.2正射校正
图4 RPC Orthorectification之File Selection面板
图5 RPC Orthorectification之RPC Refinement面板
3.3自动配准
图6 Image Registration之File Selection面板
图7 Image Registration之Tie Points Generation面板
图8 Image Registration之Review and Warp面板
图9 自动生成的连接点列表
图10 Image Registration之Review and Warp面板
图11 Image Registration之Export面板
3.4结果查看
分别加载配准结果与Landsat8全色数据，借助Portal工具查看配准结果与基准影像的位置关系。可以发现，二者能够很好的重叠（图12），说明配准精度较高。
图12 GF4-PMS配准结果与基准影像局部对比
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102x8er.html
2015年12月29日，中国的"高分四号"卫星成功发射。"高分四号"是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。什么叫地球同步轨道呢？就是在天空某个位置固定着不动了，和地球的轨道完全同步，其意义在于可在高空长时间"盯着"很大一片区域（譬如整个太平洋），这和低轨卫星有很大区别，低轨卫星监测范围无法与"高分四号"相提并论。高分四号具备可见光、多光谱和红外成像能力，其中可见光和多光谱谱段分辨率50m，红外谱段分辨率400m，同时具备高时间分辨率的优势。
本文以一景2016年3月10日获取的华北地区GF4多光谱数据为例，介绍在ENVI下进行GF4多光谱数据几何处理的方法，测试所用到的数据级别为L1A。
2.工具及流程
对于GF4多光谱（PMS）和红外（IRS）数据来说，由于分发的L1A级产品均提供相应的RPC参数文件，因此可以直接采用ENVI提供的正射校正流程化工具进行正射校正。但直接正射校正后(无控制点)发现图像几何位置与实际位置存在较大偏差（与Landsat系列L1T级数据对比）。因此，在正射校正结束后还需要对图像做一个自动配准，这里的基准影像推荐使用Landsat系列数据（建议重采样至GF4对应分辨率，如：50m）。
针对GF4多光谱数据，推荐使用的几何处理流程如下：
图1 GF4-PMS数据几何处理流程
3.详细操作步骤
3.1数据打开
- 启动ENVI软件；
- 在工具栏上，点击 图标，弹出Open对话框，找到数据存放文件夹，选择扩展名为.tiff多光谱数据，点击打开（图2）。
图2 文件打开对话框
- 打开后数据会自动加载其中一个波段，在加载的图层上，右键选择View Metadata，弹出元数据查看面板。可以看到，软件自动识别影像的RPC参数信息（图3），下面我们就可以使用这些参数进行正射校正。
图3 元数据查看面板
3.2正射校正
- 在Toolbox中，选择Geometric Correction > Orthorectification > RPC Orthorectification Workflow，弹出RPC Orthorectification File Selection文件选择面板（按图4所示选择文件）；
图4 RPC Orthorectification之File Selection面板
- 在RPC Refinement面板中，切换到Advanced选项卡，修改Output Pixel Size为50，Image Resampling选择Cubic Convolution，其他参数保持默认（图5）；
图5 RPC Orthorectification之RPC Refinement面板
- 切换到Export选项卡下，设置Output Filename正射校正结果输出路径及文件名。点击Finish开始执行。
3.3自动配准
- 在进行自动配准之前，我们先打开基准影像（File > Open）。这里的基准影像采用Landsat8全色波段数据，并使用ENVI提供的Resize Data工具将分辨率从15米重采样至50m；
- 在Toolbox中，选择Geometric Correction > Registration >Image Registration Workflow，弹出Image Registration File Selection面板，按图6所示选择对应文件，点击Next；
图6 Image Registration之File Selection面板
- 在Tie Points Generation连接点自动生成面板中，切换到Advanced选项卡，Matching Band in Warp Image选择Band5近红外波段，Search Window Size设置为500（当基准影像与待配准影像位置相差较大时，需适当增加搜索窗口大小），其他参数保持默认，点击Next；
图7 Image Registration之Tie Points Generation面板
- 在Review and Warp面板中，可以看到自动生成的连接点数为81个；
图8 Image Registration之Review and Warp面板
- 点击Show Table按钮，弹出Tie Points Attribute Table面板，选中ERROR所在列并右键选择Sort by Selected Column Reverse，根据误差从大到小对连接点进行排序。在面板下方，显示了所有连接点的总误差RMS Error：2.242020（单位：像素）。依次选中误差较大的点，点击下方删除按钮删除，也可以对比修改点位，直到满足要求为止。这里，根据误差大小，直接删除误差较大的连接点，最终保留43个连接点，此时RMS Error为0.985741，在一个像素内（图9）；
图9 自动生成的连接点列表
- 切换到Warping选项卡，Resampling选择Cubic Convolution，Output Pixel Size From选择Warp Image，其他参数默认（图10），点击Next；
图10 Image Registration之Review and Warp面板
- 在Export面板中，设置配准结果输出路径和文件名，点击Finish执行。
图11 Image Registration之Export面板
3.4结果查看
分别加载配准结果与Landsat8全色数据，借助Portal工具查看配准结果与基准影像的位置关系。可以发现，二者能够很好的重叠（图12），说明配准精度较高。
图12 GF4-PMS配准结果与基准影像局部对比
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102x8er.html
