产生图像几何变形的原因有哪些？

遥感设备被置于不同的平台上，从不同的高度对地进行观测。这时，由于大气环境、地球自转、地球曲率、遥感器工作模式、平台状况等多种因素的影响，使得我们获取的遥感图像存在种种扭曲变形。产生图像几何变形主要有六个方面的原因。

(1)地形起伏与地球曲率的影响

由于航空遥感飞行高度与地形起伏有一定关系，而且视场角较大，所以获取的图像不可避免地存在因地形起伏所引起的投影差。同样,对于航天遥感，地球曲率会引起像点的位移,这与地形起伏的影响相似——通常把地球表面上的点到地球切平面的正射投影距离看作是一种地形起伏。

(2)大气折射的影响

电磁波在大气层中传播会受到不同高度的大气密度不同所引起的折射影响，使其传播路径发生偏折，在成像时造成像点位移。

(3)地球自转的影响

当航天遥感平台运行时(一般为由北向南运行)，地球表面在作自西向东的自转运动。这时获取的影像，由于每条扫描线的成像时间不同，它们在地面上的投影会依次向西偏移，使影像发生扭曲。

(4) 遥感器工作模式的影响

遥感器的工作模式是指其机械工作方式。对于机载成像光谱仪,主要是通过扫描的方式(摆扫或推扫)来观测地表。当扫描镜以等角速度旋转采样时，虽然瞬时视场角在不同的扫描角时都是相同的，但是每个像元对应的地面实际面积却不相同一由机下点向扫描线两端逐渐由小变大。由于记录是按等线速度进行的，因而造成了扫描图像边缘被压缩。离机下点越远，压缩畸变越严重,形成固有畸变。

(5)遥感器(平台)姿态的影响

这也主要是针对航空遥感。因为飞机通常在中低大气层飞行,很容易受到大气环境的影响——即使应用稳定平台也不能保证遥感器的绝对平稳。飞机姿态的影响体现在:

①飞机侧滚角变化使得扫描起始点的位置发生偏移，导致图像上的地物扭曲变形。侧滚角的变化在航向上不对图像产生影响，而是在扫描方向上引起相当的图像畸变，但不会对整幅扫描图像形成累积误差。

②飞机俯仰角变化是机载高光谱扫描图像几何畸变的主要来源之，在扫描方向和航向上都会引起图像的几何畸变。在扫描方向上，俯仰角的变化使实际对地观测距离发生变化，导致对地扫描宽度相应地增大或缩小;在航向上，俯仰角的变化导致扫描行位置的偏移,引起扫描行间的重叠或间隙。但是，俯仰角变化引起的几何畸变对整体图像也不形成累积误差。

③飞机偏转角的存在会导致图像整体扭曲畸变，偏转角的变化则会导致扫描行的交叉。

(6)飞机自身状态的影响

这里所谈的飞机自身状态是指地速变化航高变化利和偏航。

①机载成像光谱仪扫描时,要求飞行速度必须跟遥感器的扫描性能、瞬时视场角及飞行高度租道应，这就是工作时的标准速度。但是在实际飞行中，由于受风速、风向、气流及人为操作等因素的影响，飞机的速度难以固定。飞机速度小于标准速度时，会造成打描行间的重叠:大于标准速度时，则得不到连续的地面覆盖。虽然在每次扫描瞬间引起的错位可以不予重视，但是误差累积的结果常常导致图像中的地面形迹拉长或压缩。

②航高与遥感器瞬时视场角、扫描率及飞机速度的密切匹配是获得连续地面覆盖的保证。飞行航高高于标准航高时，会造成扫描行间的重查:低于标准航高则会造成扫描行间的间隙。航高变化在航向上造成的扫描行间重香或间院一般不大，而且不会形成累积误差。实际上，单就航高变化而言，并不改变扫描中心点的位置。

③当飞机的真实航迹偏离原定航线时，会导致遥感图像上较严重的几何畸变。飞机的偏航是因为气流、风速等因素造成飞机速度方向发生变化，偏离了原设计方向。实际上，偏航主要是由于机速在垂直设计航向方向上的变化所致,它形成的累积偏移量不可忽视。

当然,遥感器自身的性能、技术指标偏离标称值也会造成遥感影像的几何变形,但是其数值和规律可以通过检校的方式得以测定，而且比较微小，所以一般不予考虑。