将卫星三线阵CCD影像变换为正直影像进行立体测绘

可以展望利用卫星三线阵CCD影像自动采集的DEM、按共线方程将三线阵CCD影像变换为正直摄影像对(Normal case photography)提供用户立体测绘。文中着重讨论了正直摄影像中不在DEM表面上的目标点的位置误差,以及改进的立体测绘数学模型。利用卫星获取的前、后视CCD影像,并在其上添加由计算机生成的高层目标(约300m)的图像,验证了生成的正直影像对立体测绘的可行性,试验的高层目标点的坐标量测中误差为实验影像的0.5像元之内。     

封面说明 资源三号卫星2.1m迪拜棕榈岛融合影像

资源三号(ZY-3)卫星是中国首颗高精度民用立体测绘卫星,于2012年1月9日11:17在太原卫星发射中心发射升空。ZY-3卫星搭载了一组三线阵立体测绘相机及1台6m分辨率多光谱相机。立体测绘相机由1台2.1m分辨率正视相机和两台3.5m分辨率前、后视相机组成,以"不同视角、联合观测"的方式立体成像。图为中国资源卫星应用中心处理的2012年2月16日迪拜棕榈岛及周边区域影像,由2.1m正视相机影像和6m多光谱相机影像融合而成。     

ZY-3卫星异轨立体影像DSM提取精度分析

为充分发掘以ZY-3为代表的国产测绘卫星的效能,本文提出了由不同轨道的前视、后视相机影像构建异轨立体的测绘模式,选取该卫星在不同轨道分别侧摆3.9°和0°成像获取的河南嵩山同一地区三线阵影像,比较了常规同轨立体和本文异轨立体构建方式下的传感器校正级(SC)影像几何定位精度及数字表面模型(DSM)提取精度。试验结果显示,由于基高比条件良好,异轨立体构建方式能够达到与同轨立体相似的几何定位精度,自动提取的异轨DSM与同轨DSM高程精度基本一致。     

利用资源三号测绘卫星立体像对提取DEM及精度评价——以神东矿区大柳塔矿为例

作为中国第一颗高分辨率民用三线阵立体测图卫星,资源三号卫星的立体测绘功能引人注目。而在矿区,环境治理与灾害防治对地形数据则有着迫切需求。本文以神东矿区大柳塔矿为试验区,利用资源三号卫星前后视立体像对提取DEM,并对其精度进行评定。结果显示,神东矿区大柳塔矿DEM高程精度可达4.28 m,表明资源三号测绘卫星生产DEM精度较高,可与同类国外卫星媲美,在矿区大有可为。     

多角度卫星影像的DEM制作

随着卫星传感器的不断发展,不同传感器的应用也随之更加广泛,其中可以进行单轨立体测绘的多角度影像产品的发布为DEM生产提供了更多选择。由于多角度观测卫星可同时提供多角度观测数据,提供立体像对,从而可以在较少的信息中提取较高精度的DEM产品。本文基于Carto SAT-1卫星获取的多角度卫星影像,对DEM生产方法进行了论述,对其发展前景做了展望。     

资源三号测绘卫星三线阵成像几何模型构建与精度初步验证

资源三号测绘卫星是我国首颗民用高分辨率立体测图卫星,其主要任务是利用三线阵影像实现1：5万立体测图。与采用国外商业卫星遥感影像进行测图相比,建立我国自主的测绘卫星的成像几何模型,进而生产影像产品和测绘产品,是卫星测绘应用的核心技术问题。本文根据资源三号测绘卫星的总体设计,分析了资源三号卫星高精度几何处理的关键问题,结合资源三号测绘卫星几何特性,提出了基于虚拟CCD线阵成像技术的资源三号测绘卫星成像几何模型,并进行传感器校正产品生产。本文利用资源三号卫星第一轨影像大连地区数据,完成了前视、正视、后视的传感器校正产品的生产试验,不同控制点情况下进行了平差试验,初步生产了该地区的数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）,并验证了精度。结果表明：在试验区四角布设控制点的情况下DOM平面精度优于3m,DSM高程精度优于2m。试验验证了资源三号测绘卫星成像几何模型的正确性。与国外相近分辨率的卫星相比,资源三号测绘卫星可以达到较高的几何精度。     

“天绘一号”传输型摄影测量与遥感卫星

介绍了“天绘一号”卫星的总体方案、技术特点、研制历程和应用概况, 重点介绍了“天绘一号”卫星的技术特点和应用前景, 以便用户了解、熟悉“天绘一号”卫星, 更好使用其各种影像产品, 更好发挥卫星的应用效能。“天绘一号”卫星摄影定位与测图系统采用LMCCD(Line Matrix Charge Coupled Device)测绘体制, 由前视、正视和后视3台全色CCD相机, 3台星敏感器以及1台GPS接收机组成;其中正视相机焦平面上还设计有4个小面阵CCD器件, 用于提高摄影定位的高程精度。卫星摄影测量基高比为1。卫星通过一个高强度、高刚度和高稳定度的测绘光学平台, 将3台测绘相机、3台星敏感器和1台多光谱相机集成为一体, 满足了测绘任务对星敏感器与相机间几何角度关系的高精度及高稳定度要求。在轨测试结果表明, 卫星摄影定位精度优于任务指标要求, 可满足无地面控制点条件下测制全球1:50000比例尺地图要求。     

基于SPOT 5异轨立体像对提取DEM试验与精度评估

介绍了异轨立体像对提取DEM的基本原理和数据处理流程,利用两景影像进行了DEM提取试验,分析了结果的精度,提出了利用卫星立体影像提取DEM这一方法的发展方向。     

基于“嫦娥”卫星三线阵CCD立体相机的月球表面三维建模

＂嫦娥＂卫星三线阵CCD立体相机是实现月表地形观测的重要荷载,其以前、正、后视3种视角对月表进行连续扫描,获得南、北纬70°范围内3种不同倾角的二维推扫影像。在无月面控制点、卫星位置和姿态数据的条件下,基于数字摄影测量理论提出一种建立月表三维模型的方法：通过影像匹配获得前、正、后视二维推扫影像中的立体像对的像点坐标,在此基础上结合用准控制点后方交会解得的嫦娥卫星的空间位置和姿态数据,通过前方交会的方法解算出像元对应月面点的月球表面数字高程模型（DEM）径向高度数据,进而得到月表高程拟合模型、等高线分布图等,实现月表三维模型的建立。     

基于资源三号卫星影像的DEM数据生产试验

我国自主研发的立体测绘卫星资源三号已经成功发射并获取了大量影像,应用前景广阔。本文利用资源三号卫星遥感影像立体像对数据,进行甘肃省民勤县数字高程模型(DEM)生产试验,探讨了生产技术流程,检测了成果产品精度,着重对比航空摄影成图产品分析资源三号产品精度的可靠性,最后简要阐述了资源三号卫星遥感影像在基础测绘更新中的应用前景。     

资源3号卫星与SPOT 6卫星影像特征参数评定与比较

资源3号卫星影像作为我国首颗民用高分测绘卫星,已在国内许多科研政府机关取得应用,推动了国产卫星产业发展。本文对资源3号卫星影像与同一量级分辨率的SPOT 6卫星影像,从影像构像性能的角度进行比较。选取了影像清晰度、信噪比、信息熵、边缘能量4个客观参数评估同地区同季节下资源3号卫星全色波段数据与SPOT 6全色波段数据的光谱特征,并对其进行分析比较。得出资3影像在信息量、信噪比方面与国外卫星不分伯仲,但对于地物边缘细节的分辨能力上仍有一定差距。     

侧摆角和DEM分辨率对影像正射纠正的影响

针对更加精确地对亚米级影像进行正射纠正应用时存在不利因素的问题,该文通过对资源三号立体像对的相对定向、绝对定向、核线匹配等方法提取数字表面模型。结合不同侧摆角的北京二号、高分二号亚米级卫星遥感影像数据,选取不同分辨率的DEM对不同侧摆角的亚米级卫星影像进行正射纠正实验,并对其进行精度评价。实验结果表明:侧摆角的大小对正射纠正的误差有影响,以同一DEM作为控制,当侧摆角增大时,正射纠正的整体误差呈现上升的趋势;不同分辨率的DEM对平差精度影响不大;不同分辨率的DEM对正射纠正精度影响相对较大,尤其山区地形变化较大。通过本文方法利用资源三号立体像对提取的DSM进行正射纠正的精度明显优于30 m和90 m分辨率的DEM,说明资源三号具有现势性。     

资源三号卫星不同空间分辨率图像斑状植被检测比较研究

黄河三角洲滨海区域大量分布着由柽柳、芦苇、翅碱蓬、二色补血草、白茅等等组成的斑状植被,多呈棋盘状规则分布,胜利油田地震勘探被认为是产生这一现象的原因之一。深入研究其分布格局并探讨其形成机理,对于区域湿地生态系统植被恢复至关重要。为此,首先就需要对斑状植被进行有效地检测和制图。本文评价了我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星（资源三号卫星）不同空间分辨率图像检测黄河三角洲斑状植被的能力,结果表明：在利用霍夫曼圆检测方法下,前视、后视、正视全色图像和正视多光谱图像都能很好地检测斑状植被,空间分辨率高的图像有更高的检测精度。     

资源三号卫星不同空间分辨率图像斑状植被检测比较研究北大核心CSCD

黄河三角洲滨海区域大量分布着由柽柳、芦苇、翅碱蓬、二色补血草、白茅等组成的斑状植被,多呈棋盘状规则分布,胜利油田地震勘探被认为是产生这一现象的原因之一。深入研究其分布格局并探讨其形成机理,对于区域湿地生态系统植被恢复至关重要。为此,本文首先对斑状植被进行了有效的检测和制图,评价了我国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星(资源三号卫星)不同空间分辨率图像检测黄河三角洲斑状植被的能力。结果表明,在利用圆霍夫检测方法下,前视、后视、正视全色图像和正视多光谱图像都能很好地检测斑状植被,空间分辨率高的图像检测精度更高。     

资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较

针对弱交会条件下卫星遥感影像区域网平差无法正确求解的问题,本文提出了利用数字高程模型（DEM）作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略。首先,选取带仿射变换项的有理函数模型（RFM）作为卫星影像平面区域网平差的数学模型。其次,在平差过程中更新连接点的地面坐标时仅求解地面点的平面坐标,高程值利用DEM进行内插获得。最后,在布设少量控制点的情况下通过平面区域网平差求解所有参与平差的卫星影像定向参数和连接点的地面平面坐标。利用两个地区的资源三号正视影像的平面区域网平差以及前正后三视影像的立体区域网平差的对比试验表明,对于资源三号卫星影像在1:50000DEM的支持下,平面平差可以达到和立体平差相当平面精度。对于近似垂直正视的资源三号影像,全球1km格网的DEM和90m格网的SRTM可以取代1:50000DEM作为高程控制,平面精度几乎没有损失。最终,试验结果证明了平面区域网平差方法的有效性和可行性。     

利用WorldView-3立体影像生产1∶2000比例尺3D产品

立体卫星影像在覆盖范围、重访周期、测绘产品更新速度、数据获取成本等方面较传统航空影像有着较明显的优势。WorldView-3是迄今全球空间分辨率最高的商业遥感卫星,全色波段分辨率0.31m,能获取同轨立体像对,理论上可代替传统航空影像用于大比例尺测图。本文以北京市石景山区和通州区的两个WorldView-3立体像对为数据源,确定了一整套制作1∶2000比例尺3D产品的技术流程,具体包括数字线划图(Digital Line Graphic, DLG)、数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)和正射影像图(Digital Orthophoto Map, DOM),验证了3D产品的精度,成图结果符合国标精度要求,并为生产作业中控制点布设方案、密集匹配算法选取等提供了参照和解决方案。     

利用系统几何纠正提高ALOS PRISM影像有理函数模型精度的研究

有理函数模型（RFM）作为一种通用的传感器几何模型在星载推扫式光学卫星影像的处理中得到了广泛的应用。但是,ALOS卫星平台高频颤振引起RFM在替代PRISM传感器校正产品的严密成像几何模型时精度低,使得传感器校正产品的RFM精度无法满足测绘应用中提取DEM的需求。针对该问题,提出采用系统几何纠正产品替代传感器校正产品进行测绘生产的方法。首先通过对系统几何纠正产品特性的分析,建立系统几何纠正产品的三维几何模型,并从理论上论证该产品的三维几何模型可以被RFM高精度替代,可以支持测绘中DEM提取的应用。利用ALOS PRSIM传感器的前后视构建的立体像对,进行空间前方交会,验证了理论和方法的有效性。由于系统几何纠正产品与卫星平台无关的特性,该方法可以在其他星载推扫式光学卫星应用中推广。     

ASTER立体像对提取玛尔挡坝区DEM及精度评价

ASTER立体像对提取DEM已经成为近年来DEM提取研究的热点问题。本文基于ENVI软件,利用AS-TER立体像对提取青藏高原玛尔挡坝区DEM,并对其进行精度评价和误差来源分析。结果表明,利用ENVI软件提取ASTER-DEM方法可行,提取的DEM效果较好,能与地形图重叠,高程精度可达30m,而且地形较平坦地区精度高于地形陡峭地区;控制点的多少及精度、成像时的环境和气象条件、波段特性、影像空间分辨率等都影响着DEM的精度。     

期刊博览

卫星遥感影像的区域正射纠正武汉大学学报(信息科学版)2014年第7期针对大区域卫星影像正射纠正所面临的问题,提出了利用平面平差的方法来求解卫星影像定向参数然后进行区域正射纠正的策略。该方案能够保证大区域卫星影像正射纠正后绝对定位精度以及相邻影像接边处相对定位精度的一致性。通过资源三号测绘卫星正视全色影像的实验表明,仅利用少量平面精度为5m的地面     

卫星摄影测量LMCCD相机的建议

建议在平行排列的三线阵CCD相机的正视阵列上下端两侧各附加一个128×128像元小面阵CCD,构成线阵、面阵混合配置的相机.卫星推扫摄影时,每经历(ftanα/10)/pixel时间(取样周期),附带记录小面阵影像.采用"等效框幅"(equivalence frame Dhoto并简写为EFP)[1]光束法平差,应用三线阵CCD影像及小面阵影像,实现了单航线四控点(航线首末端四角隅各一个控制点)空中三角测量,取得与相同参数的框幅像片平差相当的结果.而且平差精度受卫星飞行姿态变化率影响甚微.采用与MOMS-02/D2相类似的参数进行数值模拟计算,给出了B≥2航线空中三角测量精度统计,说明了LMCCD相机影像空中三角测量的效能.以上f=正视相机主距,α=前视光线、后视光线与正视光线的夹角,B=正视影像投影中心与前、后视影像投影中心距离.