基于纬度和经度的MODIS数据几何纠正.doc

基于纬度和经度的MODIS影响几何精度校正 摘要 MODIS影像是一种很重要的遥感资源,它的目的就是为了研究和预测地球的变化。为了给MODIS应用提供高精度的影像，几何校正是影像预处理中最重要的方法之一。这篇文章将介绍几何校正的原理和过程。选择合适的地面控制点对于几何校正方法来说十分重要。因为在MODIS数据里有很多有用的纬度和经度信息，这些被用做地面控制点的几何信息可以实现几何精度的校正。通过悬着合适的地图投影，原始的图像从原来的坐标系统转换到了地图坐标系统。通过多次转换和插入距离向量，最终可以获得纠正的影像。实验结果表明纠正后的影像的精度和质量能够满足要求。 关键词 MODIS数据，几何精度校正，几何变形，转置向量的插入，坐标转换 1 介绍 遥感数据影像不能直接用于实际应用，因为影像的几何形状，大小，方向常常与参照系统的定义不一致。在原始数据中有一些几何变形的问题，比如原始数据的行和列不对称，象素的空间分辨率与实际地物不一致，表面地形不规则变化等等。同时，多来源的数据来自于不同的波段，多个传感器和在遥感处理过程中不同时间段的混合，这些都需要高的数据精度。因此，对原始数据进行几何校正是很重要的。通常，遥感影像的全面转换时一些综合的结果，例如运动，转动，时区等。消除这些变形的过程就叫做几何纠正。 MODIS影像一种新的气象卫星数据。它是一系列地球观测卫星中的主要的数据获取工具，它的目的就是研究和预测地球环境的变化。MODIS的发展和应用成功的促进了地球环境研究的能力。由于高质量的数据和免费的下载政策，MODIS数据已经成为遥感研究者们重要的数据来源。然而，在MODIS数据中，由于各种因素的影响，存在和几何变形。因此，在这边文章中提到了MODIS数据的几何纠正方法。通过利用MODIS数据的经度和纬度信息，原始的影像能够有效的得到纠正。 文章余下的内容如下。第二部分介绍几何纠正的原理；第三部分提出基于经度和纬度信息的几何精度纠正的方法；第四部分显示实验结果。第五部分得出结论。 2 遥感数据影像几何纠正的原理 影像几何纠正能够改正影像由于系统的和非系统的因素而引起的变形。当原始的影像被转换到标准地理空间时，它就具有空间属性。在获取遥感数据的过程中，数据首先受到接受装置的纠正，这被称作系统校正（即几何初步校正）。一些测量数据比如校准数据，传感器的位置和卫星的轨道高度一起被用到几何变形的校正中。当使用者接收到这些数据时，由于不同的目的和工程标准，他们也需要进一步进行几何纠正。后面的校正过程被称作几何精度校正，将主要在这边文章中讨论。 通过使用地面控制点，几何精度校正能够修复影像变形，通过大地坐标，这能够明显的被识别出来。传统的校正方法手动的在遥感影像和几何地图中选择控制点，这需要高精度的地面控制点分布在整个图像中。当为遥感影像选择地面控制点时，一般主要考虑的是选择一片含有大量不同波段或者提供一个比较明显的地物的区域。地面控制点的数量取决于影像的大小和多项式系数的数量。目前，很多研究者都通过使用地面控制点的准确校正来消除原始图像中的数据变形。然而，这种方法需要准确的悬着控制点。如果控制点选择有误，校正的精度将明显的下降。 3 几何纬度和经度信息的几何纠正方法 对于MODIS数据，有很多有用的纬度和经度信息，可以用作地面控制点。在几何校正的过程中，地理数据（纬度和经度）存储在波段信息里。理论上，每个像素的位置应该含有相应的纬度和经度数据。几何纠正的流程如图Fig.1所示。 Fig. 1 Flow of geometric precision correction 3.1几何数据重采样 一般而言，地理位置域由纬度域和经度域组成。几何位置域和数据域通过相同的规模相联系。例如，一个狭长地带也许包含数据域，即反射比，一个三维数组。三维数据叫做数据行，数据列，数据波段。在狭长地带地理位置域即纬度和经度，相应的，是一个包含地理行和地理列的二维数组（Fig.2）。数据域里的数据行那一维与地理位置域的地理行那一维相联系，并且数据域里的数据行那一维与地理位置域的地理列与地理位置域的地理列那一维相联系。然而，地理数据的大小在原始的MODIS数据数据里与影像数据不是一样。例如，1km分辨率的影像数据大小为1354*2030它的地理数据的大小却是271*406；500m分辨率的影像大小为2708*4068像素它的地理数据大小是1354*2030像素，分辨率为250m大小为5416*8120的数据的几何数据大小也是1354*2030。为了获得影像数据和几何数据大小相同的数据，其中一种方法就是重采样几何数据到影像数据，另一种方法是反转操作。为了保持MODIS数据的高分辨率信息，几何数据通过立方卷积差值而获得。更进一步，利用差值的结果建