基于GEOimage的SPOT5影像数据的处理

用GEOimage软件做SPOT5影像数据的
正射纠正

摘要：做关于SPOT5影像数据的正射纠正的软件很多，但精度最高的还是GEOimage软件。GeoImage软件是法国GeoImage公司的产品，其软件能充分理解SPOT-5精确的成像几何信息，具有SPOT的严格物理模型，在SPOT5正射纠正精度上极具优势，因此是SPOT-5的最佳处理工具。对于地形起伏较小的影像，用几何纠正就可以满足其数据精度要求。但对于地形起伏较大的遥感影像来说，需要做正射纠正。在用GEOimage软件做SPOT5数据的正射纠正时，有很多细节问题不容忽视。本文就用GEOimage做正射纠正的过程作出具体的说明。
关键词：GEOimage 正射纠正 SPOT5 数据精度

一、资料准备
1 准备待纠正的SPOT5影像数据（包括全色影像和多光谱影像）。
2 准备相关地形图。提取地形图中的道路、河流等信息，合并为一个 *.shp文件。
3 由等高线（terlk_arc_Merge.shp）和高程点（Elevpt_clip.shp）这些矢量数据生成 TIN，然后转化为DEM。
（1）在ArcGIS里添加矢量数据；
（2）执行“3D Analyst ——> Create/Modify TIN ——> Create TIN From Features”命令，即可生成TIN文件；
（3）执行“3D Analyst ——> Convert ——> TIN to Raster”命令，即得到所需的DEM文件（tingrid文件）。
二、数据格式转换
就是将外部格式转换为GEOimage软件可用的格式。
1 地形图转换
在ArcGIS里添加相关地形图文件（roalk_arc_Merge.shp道路、railk_arc_Merge.shp铁路、hydnt_polygon_Merge、水域），并设置这3个文件的颜色和它们的线条的粗细（一般为0.01），使识别它们比较容易。然后执行“File ——> Export Map”命令。Resolution设为500dpi，保存类型为*.tif。保存。
打开GEOimage软件，执行“Utilities ——> Importation ——> Tiff to GEOimage”命令。即转换为后缀名为geo的文件。全色影像和多光谱影像文件也按照这个命令执行转换。注意多光谱影像文件转换后生成4个文件:0为近红外波段；1为红波段；2为绿波段；3为短波。
通过执行“Utilities ——> Reading and saving ——> Creation of SPOT parameters file(DIMAP)”命令，将SPOT5中的metadata.dem转换为*.geo格式的文件，后缀为“.param”， 以作为后面纠正时的参数使用。
2 DEM数据转换
可以先将其转换为 *.lan格式，然后在GEOimage软件里执行“Utilities ——> Importation ——> Erdas to GEOimage”命令即可。
三、正射纠正
1 地形图纠正
对地形图做一个简单的纠正，目的是为了在GEOimage软件中给地形图输入坐标。首先在GEOimage软件中打开转换格式后的地形图，然后根据地形图的大小确定待选控制定的个数(5～8个)。注意纠地形图取文件名时须加上后缀名geo。
2 用纠正好的地形图纠正全色影像图
打开GEOamers模块，该模块用于控制点获取、校正模型计算及调整、重采样等处理。
（1）编辑和创建工程
在编辑和创建工程中，需要定义参考源类型、待纠正影像、输出投影、高程等参数。注意参考投影的选择。
（2）控制点获取。
左边为地形图，右边为待校正影像，选完点后点击Validate确认。注意选点时尽量要均匀分布，并且点数为20～30个，每选一个点都要谨小慎微，因为每一个点都影响着全局。选点后开始运用模型计算。模型类型为spot，参数文件为spot影像头文件，在output pixel size（x&y）选项输入值（如果是1:1万地形图则为1/1；如果是1:5万地形图则为5/5；依次推之）。
3 用纠正好的全色影像图纠正多光谱影像
方法步骤同2，并且只纠正近红外波段、红波段和绿波段，它们用相同的纠正模型。
四、影像裁剪
通过GEOExtrait模块裁剪用户感兴趣区域，新建工程时名称以前缀“GE”开始。
五、影像融合
1 对纠正好的全色影像先做正态化处理
打开GEOScript模块。执行“Preprocessings ——> Radiometric Preprocessings ——> Normalization”命令。
参数定义:
Window Size(>=1)=25*25
Sampling Step[1---500]=3
Local parameter=1.45（标准值介于1.2~1.6之间，取决于影像）
Global parameter: 0.88（标准值介于0.8~0.95之间，取决于影像）
2 影像融合
打开GEOneoc模块。输入正态化处理后的全色影像以及绿、红、近红外波段（以下的公式中P对应于正态化处理后的全色影像，B1对应于绿波段，B2对应于红波段，B3对应于近红外波段）。
（1）融合
蓝通道 ——> NewB1=MIN(255;MAX(0;2*P*B1/(B1+B2)))
绿通道 ——> NewB2=MIN(255;MAX(0;2*P*B2/(B1+B2)))
红通道 ——> NewB3=MIN(255;MAX(0;0.3*P+0.7*B3))
（2）做伪自然色转换
红通道
RNC=MIN(255;MAX(0;0.0*NewB1 +0.9*NewB2+0.1*NewB3))
绿通道
GNC=MIN(255;MAX(0; 0.7*NewB1 +0.0*NewB2+0.3*NewB3))
蓝通道
BNC=MIN(255;MAX(0; 1.0*NewB1 +0.0*NewB2+0.0*NewB3))
六、捆绑
打开GEOscript模块。执行“Utilities —> Exportation —> GEOimage to Tiff”命令，对融合后生成的3个通道捆绑生成最后的真彩色影像。注意按红绿蓝顺序输入，并且Inform GEOtiff header为yes即保留头文件。
七、验收
纠正完后计算地面控制点的中误差。计算公式为m＝± ，式中m为点位中误差（单位mm），Δx和Δy为控制点的坐标差（单位mm），n为控制点的个数。最后计算出的中误差m不应大于±0.50mm，特殊情况下不大于±0.75mm。根据影像图的用途及用户需求，该指标可适当放宽，但不应超过上述指标的两倍。
遥感影像图图面要求影像清晰、层次丰富、色调均匀、反差适中、不变色。最后将纠正好的影像和地形图叠加一下，检查吻合度。

参考文献
[1] 黄健、邓思胜，ERDAS和GEOImage进行SPOT-5正射纠正的精度比较
[2] 毕艳玲，2005，基于GEOimage的SPOT5数据处理，林业调查规划。
[3] Andorre融合方法