长条带卫星线阵影像区域网平差研究

本文首先比较了基于轨道参数和基于卫星状态矢量的航天影像定位模型,提出了一种针对非精密星历数据的轨道拟合与状态矢量插值方法,并在飞行坐标系中建立了适合长条带卫星影像定位的轨道修正模型。其次,分析了地球自转对卫星线阵影像严密定位建模的影响,通过对姿态航偏角的适应性处理,建立了基于地固地心直角坐标系卫星状态矢量的航天线阵影像构像方程和区域网联合平差模型。最后以中国西部测图工程的塔里木盆地4对(8景)SPOT5/HRS长条带立体影像为数据源,针对不同控制点数目与分布,进行了不同方案的组合定位试验。结果表明：稀少控制点条件下检查点统计精度达到了8.09 m。     

长条带卫星线阵影像区域网平差研究

首先比较基于轨道参数和基于卫星状态矢量的航天影像定位轨道模型,提出一种针对非精密星历数据的轨道拟合与状态矢量插值方法,并在飞行坐标系中建立适合长条带卫星影像定位的轨道修正模型。其次,分析地球自转对卫星线阵影像严密定位建模的影响,通过对姿态航偏角的适应性处理,直接在地固地心直角坐标系中建立了基于卫星状态矢量的航天线阵影像构像方程和区域网联合平差模型。论文以中国西部测图工程的塔里木盆地4对(8景)SPOT5/HRS长条带立体影像为数据源,针对不同控制点数目与分布,进行了不同方案的组合定位试验。结果表明:稀少控制点条件下检查点统计精度达到了8.09m。     

侧视雷达影像距离-共面模型严密定位

本文对现有侧视雷达遥感影像的几何构像模型在摄影测量应用中的不足进行了理论分析,以外方位元素作为定向参数,依次建立了像点坐标显函数形式的距离-共面(R-Cp)方程、地心直角坐标系中星载侧视雷达影像的距离-共面方程、以及星载侧视雷达遥感影像的严密定位模型,并进行了稀少控制点条件的星载TerraSAR-X影像定位试验。理论和试验表明,本文所建立的R-Cp严密定位模型,使得雷达影像像点量测坐标作为摄影测量观测值的属性得到体现,容易吸收和利用光学遥感影像基于共线方程模型发展起来的成熟的数字摄影测量数据处理方法,有利于提高雷达遥感影像摄影测量数据处理的严密性、稳定性、可靠性及数据处理效率。     

地心地固坐标系有理多项式系数模型探讨

针对遥感影像处理中多源影像联合定位研究的不足,该文在地心地固坐标系(ECEF)中构建航天光学与SAR影像的有理多项式(RPC)模型,给出了计算ECEF中RPC参数虚拟控制点的获取方法,分析了大地坐标系与ECEF中虚拟控制点格网的形变特点,并选取5种光学与SAR影像进行了RPC参数拟合试验,验证了模型的可行性。结果表明ECEF坐标系RPC模型不仅能够克服大地坐标系RPC模型存在应用盲区的缺点,也有利于通用模型和严密模型结合,在统一的坐标系中实现多源影像的联合定位。     

GPS卫星轨道数值积分与广播星历及IGS精密星历的比较

本文采用作者自编的SPPORB IT程序,对GPS卫星轨道的运动方程进行Adam s数值积分求解,同时利用广播星历计算卫星轨道坐标,然后将两者结果同IGS精密星历提供的卫星坐标进行比较,并探讨其轨道误差,计算结果显示广播星历与精密星历差值在2m左右,而数值积分与精密星历的差值在2 cm左右,进一步的分析表明前者误差较大是没有考虑卫星所受的太阳光压、日月引力等影响,而后者考虑了这些影响。鉴于IGS提供的是地固系坐标,而本文数值积分是在惯性系坐标系下进行的,因此本文还举例对惯性坐标系和地固系之间的坐标转换进行了描述。最后,通过实例说明SPPORB IT程序的稳定性以及Adam s数值积分方法的有效性。     

地心非旋转坐标系中的TWSTT计算模型

根据卫星双向时间传递(TWSTT)的基本原理,详细推导了地心非旋转坐标系中TWSTT的计算模型,并与地固系中的计算模型进行了分析比较,证明了两种计算模型在0.1 ns亚纳秒量级上的等价性.     

用卫星多普勒定位结果推算大地水准面的方法

本文建立了求定地心坐标系、地方参考坐标系和广播星历直角坐标系原点之间差值的方法，提出了用多普勒定位结果所推算的几何大地水准面代替由天文重力水准所推算的天文大地水准面的可能性，并结合我国现有的观测数据进行了初步验证。     

摄影地形测量数据的三维融合和可视化

本文首先解释T-共线方程的概念,提出了基于T-共线方程进行三维配准的准则和数学模型,以及两共轭影像在三维空间进行配准和三维重建的计算方法。可视化将人类对现实世界认识的准则:感觉-思维-认知,应用于对数据世界的认识,因此配准、融合和立体视觉重建,有助于对地球影像的理解和解译。本文以三个案例的卫星和航空摄影地形测量数据,基于T-共线方程,对摄影地形测量数据的配准、融合和可视化,进行了原理性试验。     

地固系下四元数和卡尔曼滤波方法的惯导初始精对准研究

从地心地固系中卡尔曼滤波方程的推导入手,设计了一个12状态滤波器,对失准角进行估计,在地心地固坐标系中完成了惯导的初始精对准。模拟计算证明了此算法的正确性与有效性,并讨论了对准的精度。     

基于偏移矩阵检校的SPOT-5遥感影像高精度直接定位

对于高分辨率遥感卫星,由于相机与卫星平台之间存在安装偏差而导致相机坐标系和卫星本体坐标系之间的不一致性,以及星历和姿态数据误差等综合误差将会对影像的定位精度产生影响。通过建立偏移矩阵检校模型,利用至少两个控制点对偏移矩阵进行检校,将检校的偏移矩阵用于影像直接定位可以提高定位精度。利用SPOT-5某地区影像数据对模型进行了实验验证,结果表明,偏移矩阵检校模型可以很好地减弱影像系统误差,从而验证了模型的可行性和正确性。     

射影空间中摄影测量基本几何关系式的建立

对射影空间中摄影测量的一些基本问题进行了研究,建立了射影空间中物像之间的共线条件关系式、物像之间的直接关系式以及同名像点之间的共面条件关系式。     

利用PixelGrid系统处理多源遥感影像方法研究

随着科学技术的快速发展,人们对于高性能计算技术的需求日益迫切,大规模数据并行处理的集群式系统实现技术开始逐步成熟。我国已对该项技术进行了深入研究,并将其应用到遥感影像处理技术当中,形成了集群式数字摄影测量系统Pixel Grid。相对于传统的摄影测量及遥感影像处理过程,集群式系统整合资源、集成技术,大大提高了数字摄影测量以及遥感影像数据处理乃至空间信息提取的处理效率。这也是目前遥感影像处理技术发展的重要方向之一。     

极坐标数字摄影测量理论与空间信息坐标体系初探

空间信息获取手段的多样性与数据处理的严密数学法则约束不变性,是航空航天新技术发展伴生的新矛盾。例如推扫式、变角摆头凝视、变焦距成像,航空平台动姿态、大角度飞行,高重叠、短基线效应,给处理收敛性、效率、精度、抗干扰性等带来挑战。为此基于仿生机器视差角原理和航空航天平台到地面成像的锥体投影本质,引入极坐标数学表达。文章探求了高分辨率影像稀疏性特征及病态奇异性和非收敛性破解方法,建立了一套视差角矢量极坐标处理数学模型,初步形成了极坐标理论;该方法在近景摄影测量与自由网光束法平差模型中,精度、效率、抗干扰性均有数量级提高,并在国际公开源代码3年以上,应用良好;在航空摄影测量及绝对网平差模型试验中进行了有效性验证,初步证明性能优于直角坐标处理方法;最后,给出多种应用、航天平台动姿态高阶解算特征,可望为航空航天多尺度全姿态空间信息（获取-组织-管理-存储-处理-应用）极坐标新体系构建奠定基础。     

THE EVOLUTION OF DIGITALPHOTOGRAMMETRYFROM ANALYTICAL PHOTOGRAMMETRY

The evolution of digital photogrammetry from analytical photogrammetry is outlined, partly by considering the methods employed, but with the main emphasis on mathematical and physical principles. A fundamental distinction is obvious from the nature of the primary information measurement data: the image co-ordinates with analytical photogrammetry and the digital image grey values with digital photogrammetry. For both techniques, appropriate Gauss-Markov evaluation procedures are compared. The relevant relationships between image space data and object space models are presented; radiometric considerations play a more important role than before. The evaluation of digital image grey value data is no longer based on digital image correlation. Instead, a new principle of image inversion has been introduced by directly back-projecting grey values of an image on to object space models. The numerical procedures of digital photogrammetry need some stabilisation by appropriate regularisation elements. The new concept of digital photogrammetry may be applied to imagery from almost any sensor.     

月面巡视探测器立体影像的多核CPU并行快速匹配

月面巡视探测器立体影像的摄影测量处理是获取月面三维信息实现巡视器定位导航的重要手段之一。影像匹配是地面近景摄影测量实现自动化处理的关键,本文研究了基于积分影像的单机多核并行匹配算法,实现了月面巡视器模拟影像的快速匹配。试验表明该方法能显著地缩短匹配时间,达到较高的加速比和效率。     

无人机摄影测量技术在阿娘寨滑坡应急调查中的应用

无人机摄影测量技术具有数据获取效率高、响应速度快、成果丰富多样等优势,逐步应用于地质灾害应急调查中。2020年6月18日阿娘寨滑坡复活后,采用无人机摄影测量技术进行应急调查。首先,通过检查点验证了无人机免像控摄影测量技术的可行性,总结性研究了无人机影像数据快速拼接和全面处理的软件选取,生成了调查区三维实景模型、数字表面模型(DSM)、正射影像(DOM)及密集点云等基础数据;最后对基础数据处理分析,完成了滑坡地形快速测绘、滑坡特征调查等工作,并对多期次的高精度无人机摄影测量数据进行差分计算,识别了滑坡形变较大的区域,定量表征了滑坡的形变特征,为监测仪器的选位提供了指导。滑坡体上GNSS监测的最大累计形变可达16m,将现场布设的专业监测设备的数据接入地质灾害实时监测预警系统中,有效保证了灾害防治工程的顺利实施。     

三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定

针对我国锻件在位检测装置和测量方法落后的问题以及立体工业摄影测量现场控制场建立难的问题,开发出三目立体工业摄影测量系统,并提出系统外部参数标定方法,将控制场坐标系建立在相机上。试验证明,利用三目立体工业摄影测量系统解算物方点坐标的精度为0.201mm,验证标定精度的可靠性,满足在高温锻件测量现场建立简单、有效的高精度立体工业摄影测量控制场的应用需求。     

利用低空无人机飞控数据的摄影航带全自动整理方法

本文为低空无人机平台弱控制航摄影像建立符合航测处理要求的区域网,提出了基于无人机飞控数据的无人机影像航带整理技术;分析了无人机影像航测处理区域网构建要求,提出针对无人机航测处理的航带整理技术流程;设计了基于飞控姿态数据的无人机起降和转弯影像自动剔除算法,自动生成航带;并提出了基于飞控数据快速计算像片FOV算法,构建区域网内像对链接关系;对实际无人机航摄的两个测区进行航带整理实验,结果表明基于飞控数据可快速构建区域网,满足空三匹配和挑片测图要求。     

基于特征尺度分布与对极几何约束的高清影像快速密集匹配方法

本文重点阐述了基于机器视觉的智能摄影测量的效率基础问题之三：高清影像快速智能匹配处理。图像特征匹配是影响数字摄影测量坐标空间计算效率的基础数据处理过程。为了解决高分辨率数据匹配校验计算成本更高及相似特征干扰等影像产品生成效率负面影响问题,本文通过研究影像尺度不变特征的数学本质,结合多视图相机几何模型,推导并验证了图像特征点的降采样尺度分布规律。根据图像空间几何关系在降采样尺度上的匹配映射关系,缩减图像匹配过程中的计算量并筛选有效待匹配点集,将特征点数量10⁵量级的快速全局特征距离初匹配时长限制在亚秒级。在此基础上结合特征尺度分布信息改进的对极几何约束,改进特征匹配算法,辅助缩小匹配搜索范围,通过特征索引与分区并行处理,实现高清影像同名特征的高精度快速密集匹配,提升特征点基数、匹配特征点对数量与正确率。本文使用intel i7-4720HQ与NVIDIA GTX970M进行试验,基于尺度分布特性的特征匹配方法,以亚秒级的计算时间,获取符合多约束条件的10³量级的匹配点对,为数字影像的快速高精度处理提供了一种新思路,在充分满足数字摄影测量的精度的基础上可提高其产品生成效率。