植被覆盖遥感监测方法图像校正

1图像校正 

遥感卫星的多光谱扫描仪每次扫描有6个光—电转换器件平行工作，专题制图仪每次扫描有16个光电器件平行工作。因此，一次扫描可得到6行或16行图像数据。由于各个光—电转换器件的特性差异和电路漂移，图像中各像元（像素）的灰度值不能正确反映地物反射的电磁波强度，并且图像上还会出现条纹。因此，需要对原始图像数据的像元灰度值进行校正，这种校正称为辐射校正。在多光谱扫描仪中，辐射校正是通过对各个敏感元件的增益和漂移进行校正来达到的。 多光谱扫描仪和专题制图仪的图像存在一系列几何畸变。

这是因为它们不是瞬间扫描而是用连续扫描的方法取得图像数据的。由于卫星的运动，扫描行并不垂直于运动轨迹方向，在扫描一幅图像的时间内地球自转一个角度而使图像扭歪。在给定视场角下，扫描行两侧的像元对应的地面面积比中间的大，地球的曲率更加大了这一误差。卫星的姿态变动和扫描速度不匀也使图像产生畸变。因此必须对图像进行几何纠正。根据已知的仪器参数及遥测的卫星轨道和姿态参数进行图像的几何纠正，称为系统纠正。需要用卫星图像制图时，系统纠正后的几何精度仍不能满足要求，则需要用地面控制点来进行图像的几何精纠正。若图像的几何误差分布是平面的、二次或三次曲面的，就可以用相应次数的多项式来纠正。经过精纠正，图像的几何精度可达到均方误差在半个像元以内。

2数据预处理

遥感数据的预处理包括遥感图像的几何校正、辐射校正、图像裁剪和镶嵌。由于Landsat卫星在2003年5月出现故障，导致2003年5以后的数据出现条带化，极大影响了数据的分析和研究，因此在对Landsat7 ETM+影像进行预处理时必须进行去条带处理。使用ENVI的去条带化补丁，对原图像数据进行去条带处理，并利用北京市行政区矢量文件进行裁剪，得到研究区遥感影像。

（一）几何校正

遥感图像在获取过程中，由于多种原因导致目标物相对位置的坐标关系在图像中发生变化，这种变化为几何畸变。而将消除遥感图像的各种几何位置畸变的图像处理过程称为几何校正。多光谱、多时相影像配准和遥感影像制图，必须经过上述几何校正。因人们已习惯于用正射投影地图，故多数遥感影像的几何校正以正射投影为基准进行。某些大比例尺遥感影像专题制图，可采用不同地图投影作为几何校正基准，主要是解决投影变换问题，一些畸变不能完全得到消除。遥感影像的几何校正可应用光学、电子学或计算机数字处理技术来实现。

（二）大气校正

遥感所利用的各种辐射能均要与地球大气层发生相互作用：或散射、或吸收，而使能量衰减，并使光谱分布发生变化。大气的衰减作用对不同波长的光是有选择性的，因而大气对不同波段的图像的影像是不同的。另外，太阳-目标-遥感器之间的几何关系不同，则所穿越的大气路径长度不同，使图像中不同地区地物的像元灰度值所受大气影响程度不同，且同一地物的像元灰度值在不同获取时间所受大气影响程度也不同。消除这些大气影响的处理，称为大气校正。

即使遥感系统工作正常，获取的数据仍然带有辐射误差。两种最重要的环境衰减是由大气散射和吸收引起的大气衰减和地形衰减。然而，在所有的遥感应用中都进行大气校正可能没有必要。是否进行大气校正，取决于问题本身、可以得到的遥感数据的类型取的历史与当前实测大气信息的数量和从遥感数据中提取生物物理信息所要求的精度。

从水体或植被中提取生物物理变量（如：水体中的叶绿素a、悬浮泥沙、温度；植被中的生物量、叶面积指数、叶绿素、树冠郁闭百分比)时，就必须对遥感数据进行大气校正。如果数据未经校正，就可能会丢失这些重要成分的反射率)的微小差别信息。此外，如果需要将某景影像中提取的生物物理量与另一景不同时相影像中提取的同一生物物理量相比较，就必须对遥感数据进行大气校正。

（三）辐射校正

进入传感器的辐射强度反映在图像上的就是亮度值（灰度值）。辐射强度越大，亮度值越大。该值主要受两个物理量影响：一个是太阳辐射照射到地面的辐射强度，另一个是地物的光谱反射率。当太阳辐射相同时，图像上像元亮度值的差异直接反映了地物目标光谱反射率的差异。但实际测量时，传感器本身、大气辐射、太阳高度以及地形因素都会引起辐射强度值的失真，这种失真就称为辐射畸变。这种消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真的过程称为辐射校正。本文使用的是ENVI软件的辐射校正功能，通过查看数据源的拍摄日期和太阳高度角等参数进行辐射校正。

（四）图像镶嵌与裁剪

由于地图的分幅与遥感图像的分幅不同，当两者配准时总会遇到一幅地图包含两幅以至四幅遥感图像的情况。这时需要把几幅图像拼接在一起，这称为图像镶嵌。由于这些图像可能在不同日期经过不同处理后得到的，简单的拼接往往能看出明显的色调差别。为了得到色调统一的镶嵌图，要先进行各波段图像的灰度匹配。例如，根据图像重叠部分具有相同的灰度平均值和方差的原则调整各图像的灰度值，以及利用自然界线（如河流、山脊等）作为拼接在边界而不是简单的矩形镶嵌。这样可使镶嵌图无明显的接缝，图像镶嵌是指将数个单景图像拼接为一个在几何形态和色调分布上协调一致，统一为一个整体的新图像。图像镶嵌过程一般要满足两个要求：一个是相邻的图幅间有一定的重复覆盖区，另一个是镶嵌前图像之间要进行图像匹配。其中重复覆盖区要进行精确配准，图像匹配则是为削弱由于获取时间的差异，太阳光强及大气状态的变化，或者遥感器本身的不稳定，致使其在不同图像上的对比度及亮度值的差异。本文运用ENVI软件的基于地理坐标方法镶嵌图像，再利用北京市行政边界矢量图裁剪出图像。