1、几何校正、正射校正以及几何配准之间的区别和联系？？？

它们之间的区别和联系是：

几何校正分为不同级别，正射校正可以说是几何校正的最高级别。几何配准和几何校正相比，几何校正主要是针对数据本身的错误，是为了给数据本身加上真实对应的几何坐标信息，是对数据本身真实性的还原。

一般所说的几何校正是消除因大气传输、传感器本身、地球曲率等因素造成的几何畸变，主要纠正或者赋予影像平面坐标。正射校正除了进行常规的几何校正的功能外，还要根据DEM来纠正影像因地形起伏而产生的畸变，会给图像加上高程信息。

几何配准和几何校正相比，几何校正主要是针对数据本身的错误，是为了给数据本身加上真实对应的几何坐标信息，是对数据本身真实性的还原。而几何配准是相对于一个参考图像而言，要将一个图像配准到参考图像，是图与图之间的一种几何关系。

所以，几何校正更像是前期的一种数据处理，几何配准更像是后期的数据处理。 实质上，影像配准的原理与正射纠正的原理基本相同，是将不同时相、不同波段或不同类型的影像在几何上互相匹配，使影像间具有统一的地理坐标及像元空间分辨率。

几何校正分为两种：

1、几何粗校正：针对引起畸变原因而进行的校正。

2、几何精校正：利用控制点进行的几何校正，它是用一种数学模型来近似描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥感图像与标准 地图之间的一些对应点(即控制点数据对)求得这个几何畸变模型，然后利用此模型进行几何畸变的校正，这种校正不考虑引直畸变的原因。

系统几何校正数据是指经过辐射校正和系统级几何校正处理的数据，即从卫星的下行数据中提取PCD星历参数，再将其用于TM 数据的系统级几何校正。来进行几何校正处理，其地理定位精度将大大提高。系统几何校正采用快速的校正方法，基于图像的扭曲分解为扫描和卫星的标称引起和7个微扰量引起的扭曲，分别为卫星偏置，几何精度良好。

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系统几何校正的关键是建立地球固定坐标系中LOS和未校正图像平面到校正图像平面之间的相互转换关系。校正过程分为四个步骤，如下：

(1)建立地球固定坐标系下的LOS;

(2)LOS投影到大地坐标系级地图平面;

(3)建立输入平面到输出平面之间的相互转换关系;

(4)寻找输出平面点在输入平面中的对应关系;

(5)在整个输出平面内执行重采样。

：百度百科-几何校正

2、几何校正的原理

几何校正原理：就是利用地面控制点GCP对各种因素引起的遥感图像几何畸变进行校正。从数学上说，其原理是通过一组 GCP建立原始的畸变图像空间与校正空间的坐标变换关系，利用这种对应关 系把畸变空间中全部元素变换到校正空间中去，从 而实现几何精校正。

几何校正是指遥感成像过程中，受多种因素的综合影响，原始图像上地物的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等特征与其对应的地面地物的特征往往是不一致的，这种不一致就是几何变形，也称几何畸变。

它是遥感中的专业名词。一般是指通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转、地形起伏等因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。

几何校正是指消除或改正遥感影像几何误差的过程。遥感影像的变形误差，大体分为两类：静态误差和动态误差。静态误差是在成像过程中，传感器相对与地球表面呈静止状态时所具有的各种形变误差。动态误差主要是在成像过程中由于地球旋转等因素造成的图像变形误差。而变形误差又可分为内部误差和外部误差两类。

3、对比说明几何校正和辐射校正的作用

对比说明几何校正和辐射校正的作用：几何校正是给图象加上地理坐标，正射校正加上地理坐标的同时再通过一些测量高程点和DEM来消除地形起伏引起的图象变形。后者的测量高程点很难获得，需要外定向数据点。

在ERDAS8。6中不可以加入测量高程点和DEM来消除地形起伏引起的图象变形，但在ERDAS9。1中也可以在几何纠正的模块中加入测量高程点和DEM来消除地形起伏引起的图象变形。

所以两者的区别不是这样的。正射纠正是几何纠正的一种，它主要是用来处理航片的，单单用几何纠正更粗糙一点，正射纠正处理航片模型更精确。

几何校正

是遥感中的专业名词。一般是指通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转、地形起伏等因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。

4、系统几何校正

5.4.1 原理与方法

系统级几何校正是以共线方程为基础，根据传感器成像时的位置、姿态参数，将像点坐标对应至地面点坐标，并通过重采样获得校正后图像，从而消除传感器位置、姿态变化引起的图像几何变形，将图像进行地理定位。

构建单线阵推扫式卫星遥感影像的严格成像模型，需要建立各种坐标系统，单线阵卫星影像严格成像模型中坐标系的定义如下：

1）图像坐标系：图像坐标系以影像的左上角为原点，沿着扫描线方向为X轴，垂直于扫描线方向为Y轴。

2）瞬时图像坐标系：瞬时图像坐标系以图像上每条扫描线的主点为原点，沿着扫描线方向为X轴，垂直于扫描线方向为Y轴（指向卫星运行方向）。就单条扫描线而言，Y＝0，但是一幅推扫式的二维影像依然可以量测Y坐标，该坐标值反映了各扫描行影像间的时间延续关系。

3）传感器坐标系：传感器坐标系的原点在线阵投影中心，X轴平行于扫描线，Y轴为飞行方向，Z轴按照右手规则确定。瞬时图像坐标系中的坐标是其平面坐标，若加上一C（传感器主距）作为Z坐标，就转换为传感器坐标系的坐标。

4）本体坐标系：本体坐标系的原点在卫星质心，X轴、Y轴、Z轴分别取卫星的三个主惯量轴。X轴沿着卫星横轴，Y轴沿着纵轴指向卫星飞行方向，Z轴按照右手规则确定。卫星姿态测量在本体坐标系中进行，描述其空间姿态的三个参数是俯仰（pitch）、滚动（roll）和航偏（yaw）。俯仰为绕本体坐标系X轴的旋转，滚动为绕本体坐标系Y轴的旋转，航偏为绕本体坐标系Z轴的旋转。

5）轨道坐标系：轨道坐标系的原点在卫星质心，Z轴指向地心反向，Y轴在卫星轨道面上指向卫星运动的方向，X轴按照右手规则确定。

6）空间固定惯性参考系：空间固定惯性参考系（CIS），常常用来描述卫星的运动，一般卫星星历的计算都是在该坐标系下完成的。CIS坐标系的原点为地球质心，Z轴指向天球北极，X轴指向春分点，Y轴按照右手规则确定。由于地球绕太阳运动，春分点和北极点都是变化的。因此，国际组织规定以某个时刻的春分点、北极点为基准，建立协议空间。

7）地球固定地面参考系：地球固定地面参考系（CTS）用于描述观测站的位置和卫星观测结果。CTS坐标系的原点亦在地球质心，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平子午线与地球赤道的交点，Y轴按照右手规则确定。

8）地理坐标系：通常选取参考椭球面为基本参考面，选取一参考点为大地测量的起算点（大地原点），利用大地原点的天文观测值可以确定参考椭球在地球内部的位置和方向。由此确定的参考椭球中心一般不与地球质心重合。这种原点位于地球质心附近的坐标系称为地球参心坐标系，通常称为地理坐标系。其原点位于参考椭球的中心O，Z轴平行于参考椭球的旋转轴，X轴指向起始大地子午面与参考椭球赤道的交点，Y轴按照右手规则确定。

几何校正的目的就是获得像点的地理坐标，按照以上坐标系定义，即实现从图像坐标系到地理坐标系的变换。在星载高光谱图像的系统级几何校正中，成像时刻的传感器位置和姿态是已知的，而且传感器的参数已知，从图像坐标系即可得到瞬时成像坐标系，进而获得传感器坐标系下的坐标，因此坐标转换过程简化为从传感器坐标系向地理坐标系的转换。

在严格成像模型中，转换过程如下：传感器坐标→本体坐标系→轨道坐标系→空间固定惯性参考系（CIS）→地球固定参考系（CTS）→地理坐标系。其中：

传感器坐标→本体坐标系转换矩阵为RBS：

高光谱遥感技术原理及矿产与能源勘查应用

本体坐标系→轨道坐标系转换矩阵为RFB：

高光谱遥感技术原理及矿产与能源勘查应用

轨道坐标系→空间固定惯性参考系转换矩阵为RGF：

高光谱遥感技术原理及矿产与能源勘查应用

空间固定惯性参考系→地球固定参考系：

高光谱遥感技术原理及矿产与能源勘查应用

式中：PN（t）为岁差章动矩阵；R（t）为地球自转矩阵；W（t）为极移矩阵。

严格成像模型建立在图像坐标系和CIS上，综合前面各部分的讨论可以很容易地得到：

高光谱遥感技术原理及矿产与能源勘查应用

式中：m为尺度因子；xk，yk为像点k在瞬时图像坐标系下坐标；C为传感器主距；X，Y，Z为地面点k在CIS下坐标；Xs，Ys，Zs为成像时刻卫星在CIS下坐标。将传感器坐标转换至空间固定参考系（CIS）后，已经得到了成像点在地球球面上的物方坐标，这时再通过进行相应的旋转即可得到最后成像的地理坐标。

根据以上的条件，得到一个简化的几何校正过程，按照以下流程能够更简洁的进行传感器坐标向地理坐标的转换：

1）获取成像时刻卫星坐标（地心地固坐标系）、速度（地心地固坐标系）；

2）由速度矢量、星下点矢量构建本体坐标系；

3）计算传感器各像素相对于星下点矢量的旋转矩阵；

4）旋转星下点矢量计算各像素的成像光线方向矢量；

5）以像素为单位，计算各像素对应成像光线与地球椭球的交点；

6）通过转换得到地理坐标。

7）将所有图像像元按其地理坐标排列在图像上，将呈现为散乱点，对其灰度值按规则位置重采样，得到系统级几何校正图像。

5.4.2 实例分析

利用东天山地区的模拟卫星影像，验证系统级几何校正的方法。模拟影像的每一行都有对应的卫星位置、姿态数据，在南北和东西方向均以30 m的采样间隔进行重采样。但模拟图像中不包含方向信息，同时也不包含距离信息，而且存在明显的因卫星速度和成像帧频不完全匹配引起的图像纵向压缩。无法正确地识别地物及几何信息。校正后数据在比例上更符合实际景物，而且具有了地理信息，能够获得每一个像点的地理坐标，方便后续处理，如图5.16所示。

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