一种遥感图像的坐标转换方法.pdf

第 31卷第 4期 2006年 7月 测绘科学 Science of Surveying and Mapp ing Vol131 No14 Jul 作者简介 : 王强 ( 1978 Ο) , 男 , 华东 师范大学地理信息科学教育部重点实 验室博士生 , 现主要从事遥感、GIS 应用研究。EΟmail: zxyuan@ sina1com 收稿日期 : 2005Ο06Ο22 基金项目 : 上海市科委科技攻关计划 项目 “高光谱遥感数据挖掘与信息反 演应用研究 ” (035115006) 一种遥感图像的坐标转换方法 王 　强 ① , 束 　炯① , 张晓沪② (①华东师范大学地理科学教育部重点实验室 ,上海 　200062; ②上海岩土工程勘察设计研究院 , 上海 　200002) 【摘 　要 】在遥感应用中 , 要将遥感影像的空间信息转换到其他坐标系中 , 一般通过几何校正来实现。这种方法 工作量大而且不可避免会引入新的误差。本文从坐标转换的角度出发 , 通过事先计算两个坐标系之间的转换参 数 , 结合遥感影像中储存空间信息的方式 , 推导出遥感图像坐标转换的计算公式 , 并由此推导出根据坐标转换参 数计算重采样像元坐标变换函数。根据本文提出方法 , 可以很方便地实现遥感图像的坐标转换 , 将遥感图像的空 间信息转换到不同坐标系下。 【关键词 】遥感 ; 几何校正 ; 坐标转换 ; 【中图分类号 】TP75　　　　【文献标识码 】A　　　　【文章编号 】1009Ο2307 (2006) 04Ο0137Ο04 1　引言 遥感研究与应用中 , 图像空间配准是非常重要的一步。 一般而言 , 不同的遥感数据具有不同的空间分辨率与不同 的空间坐标信息 , 要在同一遥感应用中使用不同的遥感数 据 , 首先要将数据转换到同一坐标基准中去。遥感图像获 得较精确的空间坐标是通过几何校正的方法实现 [ 1 ]。用户 获取的遥感数据通常都已经过数据预处理 , 图像中的几何 畸变已被消除 , 图像具有一定空间参照系的空间信息。 然而对于用户而言 , 即使数据已经几何精校正处理 , 用户仍然面临着坐标基准不同的问题。卫星地面接收站服 务的对象面向全国或者更大的区域。那么接收的卫星影像 必然会采用一种较为通用的坐标基准。以应用广泛的 TM 影像为例 , 从中国遥感卫星地面站获取的数据光盘中可以 看到 TM影像坐标基准参考椭球为克拉索夫斯基椭球 , 并 按 6度带投影分带标准对影像角点坐标进行了投影变换。 而各地遥感应用一般是基于地方坐标的 , 因而用户在拿到 遥感数据后还要再进行一次几何校正以将遥感图像转换为 地方坐标。同样的 , 各地的航空遥感影像一般基于地方坐 标系 , 如果要与基于其他坐标系的遥感影像一起应用的话 , 也要将航空影像的地方坐标转换到用户所需的坐标系统中 去。如果这些坐标转换的过程都由几何校正来实现的话 , 那么将存在如下两个问题 : 首先几何校正的工作量非常之 大 , 在地形图与影像中选择 GCP点是一个需要经验和耐心 的过程 , 也需要大量的时间。其次 , 几何校正由于 GCP点 选择的主观性 , 会引入新的坐标误差 , 而且几何校正所进 行的多次重采样 , 也会大大降低图像质量 [ 2 ]。 本文针对该问题进行了遥感图像的坐标转换研究。遥 感图像是一个平面图像 , 其空间信息一般也是基于平面坐 标系统的。现在常用的遥感软件中 , 遥感图像空间信息的 保存有两种方法 , 但都是通过保存坐标定位系数来完成。 坐标定位系数都是基于已知坐标系的 , 该坐标系与目标坐 标系之间的坐标转换参数可以事先计算得到。在得知遥感 图像保存坐标定位信息方法后 , 就可以直接对图像的空间 坐标信息进行转换 , 并根据计算后的坐标定位系数得到图 像进行重采样的变换函数。 2　遥感图像保存坐标定位信息的方法 遥感图像在存储其空间信息时一般有两种做法 , 一种 方法是对于如 BMP, JPG等通用图像格式 , 一般是为图像 添加一个坐标定位文件 , 该文件一般与图像文件同名 , 但 是扩展名一般取图像文件扩展名的第一个和最后一个字母 加上字母 w组成。比如对于 “Test1bmp”而言 , 其坐标定 位文件名应该为 “Test1bpw”。通常 GIS软件和遥感处理软 件会在图像文件所在目录自动寻找该坐标定位文件名以在 加载图像后对图像进行空间定位。而 ENV I软件是在以 hdr 为后缀名的文件中存储坐标信息。另外一种做法则是对于 如 GeoTIFF、 IMG之类带文件头的遥感专用图像格式 , 会在 文件头中存储图像的投影及坐标信息 , 该方法存储的空间 信息比第一种方法要多。 首先我们来看坐标定位文件的内容 (以 2002年上海市 TM 543波段合成 jp