Corrección de Imagen de Teledetección Usando ENVI

1. Corrección de geometría

Las deformaciones geométricas causadas por imágenes generalmente se dividen en dos categorías: sistemáticas y no sistemáticas. La sistemática generalmente es causada por el propio sensor, que es regular y predecible, y puede corregirse con el modelo del sensor, y la estación receptora terrestre del satélite ha completado este trabajo; la deformación geométrica no sistemática es irregular y puede ser la plataforma del sensor en sí La altitud, actitud, etc. son inestables, y también puede ser el cambio de la curvatura de la tierra, la refracción del aire, y el cambio del terreno. Lo que solemos llamar corrección geométrica es eliminar estas deformaciones geométricas no sistemáticas.

La corrección geométrica es el uso de puntos de control del terreno y modelos matemáticos de corrección geométrica para corregir errores causados ​​por factores no sistemáticos, y también es el proceso de proyectar imágenes en un plano para que se ajusten al sistema de proyección de mapas; porque el sistema de coordenadas se asignarán a los datos de la imagen durante el proceso de corrección, por lo que este proceso incluye la geocodificación (geo-codificación).

2. Ortorrectificación

2.1 Introducción

La ortorrectificación es el proceso de corregir la distorsión espacial y geométrica de la imagen para generar una ortoimagen del plano de proyección policéntrica. Además de corregir la distorsión geométrica provocada por factores generales del sistema , también puede eliminar la distorsión geométrica provocada por el terreno . Utiliza una pequeña cantidad de puntos de control terrestre combinados con el modelo de cámara o satélite para establecer una relación simple entre la cámara (sensor), la imagen y las plataformas terrestres, establecer la fórmula de corrección correcta y generar ortofotos precisas.

2.2 Descripción general de la ortorrectificación ENVI

ENVI admite la ortorrectificación del modelo físico orbital estricto del coeficiente polinomial racional RPC (coeficiente polinomial racional). Incluyendo ALOS/PRISM, ASTER, IKONOS, OrbView-3, QuickBird, SPOT 4/5, CARTOSAT-1(P5), FORMOSAT-2, World-view, GeoEye-1, KOMPSAT-2, RapidEye y otros modelos de ortorrectificación.

ENVI también tiene la capacidad de ortorrectificar datos mediante la creación de archivos RPC basados ​​en metadatos estándar. Los archivos RPC también se pueden crear en función de puntos de control terrestre (GCP) o elementos de orientación exterior (Xs, Ys, Zs, Omega, Phi, Kappa) para calibrar sensores satelitales de barrido general, fotografías aéreas enmarcadas y fotografías aéreas digitales. Cuando los datos satelitales obtenidos proporcionan parámetros de órbita, como ALOS PRISM y AVINIR, ASTER, CARTOSAT-1, IKONOS, IRS-C, MOMS, QuickBird, WorldView-1, etc., esta función también se puede utilizar para generar archivos RPC para ortorrectificación.

ENVI proporciona dos métodos de ortorrectificación sin puntos de control (tipo de sensor de ortorrectificación) y con puntos de control (tipo de sensor de ortorrectificación con control de tierra).

2.3 Ortorrectificación de imágenes satelitales

El proceso de ortorrectificación de imágenes satelitales es básicamente el mismo que el proceso de corrección geométrica del método Image to Map e incluye principalmente cinco pasos: abrir archivos de datos, seleccionar modelos de calibración de sensores, seleccionar puntos de control, calcular errores de puntos de control y establecer parámetros de salida El punto es (X,Y,Z) y se requiere el valor de elevación. Hay tres métodos de corrección para elegir en la caja de herramientas de ortorrectificación, como se muestra en la siguiente figura.

Publicación de blog: ENVI: ¿Cómo realizar la ortorrectificación RPC en imágenes con RPC? El flujo del método de ortorrectificación por RPC se describe en detalle.

3. Calibración de radiación

La calibración de radiación es el proceso de convertir el voltaje o valor de cuantificación digital (DN) registrado por el sensor en un valor de radiación absoluto (radiancia) (Liang Shunlin, 2009), o conversión con la superficie (aparente) reflectancia, superficie (aparente) La procesamiento de valores relativos relacionados con cantidades físicas como la temperatura. Según los diferentes requisitos de uso o los propósitos de la aplicación, se puede dividir en calibración absoluta y calibración relativa. La calibración absoluta consiste en establecer la relación cuantitativa entre el valor de radiancia y el valor de cuantificación digital a través de varias fuentes de radiación estándar. Por ejemplo, para sensores lineales generales, la calibración absoluta completa la conversión entre el valor de cuantificación digital y el valor de radiancia a través de una relación lineal: L = Ganancia
$$L=ganancia\_\ast DN＋Offset$$

En la fórmula, la unidad común del valor de radiancia L es W/(cm2 um sr). Cuando la calibración es reflectancia, se divide además en la reflectancia aparente de la capa exterior de la atmósfera y la reflectancia real de la superficie del suelo. Este último pertenece a la categoría de corrección atmosférica y, a veces, la corrección atmosférica también se considera una forma de calibración de la radiación.

La calibración relativa se refiere a determinar los valores relativos de las medidas radiométricas entre píxeles, detectores, bandas espectrales y en diferentes momentos de la escena (Tong Qingxi et al., 2006).

La calibración de radiación del sensor se puede dividir en tres etapas o tres aspectos: calibración en laboratorio antes del lanzamiento, calibración a bordo basada en calibradores espaciales, calibración posterior al lanzamiento (calibración en el sitio).
1. Calibración de laboratorio
Antes de lanzar el sensor remoto, se miden con precisión la posición de la longitud de onda, la precisión de la radiación y las características espectrales del sensor, es decir, la calibración de laboratorio. Generalmente consta de dos partes:

• Calibración espectral: determine la longitud de onda central y el ancho de banda de cada banda del sensor de detección remota y la función de respuesta espectral.
• Calibración de radiación: en un laboratorio que simule un entorno espacial, establezca un
  modelo entre el valor cuantificado (DN) emitido por el sensor y la radiación en la pupila de entrada del sensor, que generalmente se representa mediante un modelo lineal, consulte la fórmula (13.1) .

2. Calibración en el satélite
Algunos satélites llevan fuentes de calibración radiométrica y sistemas ópticos de calibración, que realizan una calibración continua y en tiempo real durante la generación de imágenes.
3. Calibración del sitio
La calibración del sitio se refiere a la selección de un sitio de calibración de radiación cuando el sensor remoto se encuentra en condiciones normales de funcionamiento. En general, las áreas desérticas se seleccionan porque su respuesta espectral es estable. Por ejemplo, el desierto de Libia se usa para calibrar AVHRR, el desierto del norte de África se usa para calibrar imágenes SPOT, el desierto de Dunhuang West Gobi se calibra para imágenes CBERS y el desierto blanco Sands Missile Range en los Estados Unidos se usa a menudo para calibrar imágenes de alta resolución. Al seleccionar un objetivo uniforme y estable típico, el suelo mide sincrónicamente los parámetros ambientales atmosféricos y la reflectividad del objeto de la superficie cuando el sensor está en la parte superior con instrumentos de precisión, y utiliza la ecuación de detección remota para establecer la relación matemática entre la imagen y la superficie real. objeto y obtenga los parámetros de calibración para completar la calibración precisa del sensor.

Según las diferentes bandas utilizadas en los datos de calibración radiométrica, la calibración radiométrica se puede dividir en calibración radiométrica en banda de reflexión y calibración radiométrica en banda de emisión. La calibración de radiación de la banda de reflexión está en la banda de luz visible a infrarrojo de onda corta de 0.36 a 31m; la calibración de radiación de la banda de emisión está en la banda de infrarrojo térmico mayor a 3um, también conocida como "calibración de infrarrojo térmico".