基于同轨约束RFM的高分卫星影像区域网平差

高分辨率光学(简称"高分")卫星影像普遍以标准景的形式提供给用户,并附带有理多项式模型(rational function model,RFM)。尽管同一轨道高分影像的姿态和轨道误差较为稳定,然而由于RFM的参数没有清晰的物理意义,因此难以建立同一轨道影像间的几何约束关系。从条带影像与标准景影像的差异出发,考虑标准景影像的分景效应以及积分时间差异的影响,提出了基于像方多项式模型的同轨约束方法,可对同轨道、不连续的标准景影像进行约束,实现基于同轨约束的高分卫星影像区域网平差。通过用我国资源三号(ZY-3)测绘卫星同轨7景三线阵立体影像和印度IRS-P5卫星两轨4景两线阵立体影像进行实验,证明所提出的同轨约束区域网平差模型能减少对控制点的需求,提高平差精度。     

直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法

以"像方观测直线与像方预测直线必须重合"作为几何约束条件,以有理函数模型(RFM)作为高分辨率卫星影像的几何处理模型,提出了一种直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法。本文方法仅需像方直线与物方直线相对应,无须像方直线上的像点与物方直线上的地面点一一对应。通过对圣迭戈试验区的两景IKONOS影像、斯波坎试验区的两景QuickBird影像和普罗旺斯试验区的两景SPOT-5影像进行试验,结果表明:本文方法可以充分利用直线特征作为控制条件,有效补偿RPC参数中的系统误差,获得的IKONOS、QuickBird和SPOT-5影像区域网平差的平面与高程精度均优于1个像素。     

SRTM辅助下的RPC模型区域网平差

根据RPC模型和像方仿射变换模型,构建卫星遥感影像区域网平差的数学模型。按照所构建的数学模型,利用安平地区的同轨三景影像进行空间前方交会和SRTM辅助下RPC模型区域网平差处理。实验表明,在SRTM辅助下,采用RPC模型区域网平差可提高卫星立体定位精度。     

基于有理多项式模型的GF4卫星区域影像平差处理方法及精度验证

分析了我国首颗静止轨道光学遥感卫星高分四号(GF4)特有的区域成像模式的几何特性,基于静止轨道成像基高比较小的几何特性提出一种利用平均高程面的区域网平差方法。该方法针对GF4卫星影像构建了基于有理多项式模型RFM的区域网平差模型,并在无控制条件下,对GF4卫星区域影像进行区域网平差处理,解决了GF4号区域影像由于定轨误差、定姿误差、大气折光以及镜头畸变等因素导致的拼接精度较低的问题。最后,通过两组真实数据试验对本文方法的精度及有效性进行了验证,同时分析了采用不同的误差补偿模型对于平差结果精度的影响。     

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。     

CBERS-02B卫星遥感影像的区域网平差

针对中巴资源一号卫星(CBERS-02B)卫星遥感影像姿态角误差较大的特点,提出了利用区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略和具体计算过程。首先对参与平差的每景影像选取4个地面控制点进行影像姿态角常差检校,然后采用与地形无关方案解求各自的RPC参数,最后选取带仿射变换项的有理函数模型(RFM)进行多重覆盖影像的区域网平差。对两个地区的0级CBERS-02B单条CCD立体影像对的区域网平差试验表明,对地目标定位的平面和高程精度均达到了±3个像元的水平,且高程精度明显优于平面精度。相对于常规的卫星遥感影像区域网平差方法,平面和高程精度均有明显提升,几乎达到国外同等高分辨率卫星遥感影像的几何定位精度。这说明中国卫星遥感影像亦具有较好的几何定位潜力,在区域网平差之前进行系统误差预改正是必要和可行的。     

轨道约束的资源三号卫星影像区域网平差在境外电力选线中的应用

为了快速获取境外电力勘测中的基础地理信息,提出了一种轨道约束的资源三号(ZY-3)卫星影像区域网平差方法,以南苏丹朱巴地区某220 kV架空输电线路选线为例,对比轨道约束与标准景影像立体区域网平差的精度.研究表明,轨道约束的ZY-3卫星影像立体区域网平差是可行的,其在9点布控条件下的平面及高程精度完全满足境外平原地区1:50000成图比例尺的精度要求.依据电力选线相关规程中关于电力选线各阶段的比例尺精度要求,轨道约束的ZY-3卫星影像立体区域网平差的精度能够满足境外平原地区电力选线及初设阶段的平面及高程精度需求.     

多源卫星遥感影像区域网联合平差技术

针对地理国情普查数字正射影像底图制作过程中数据源种类多、数据量大以及传统的单景正射纠正方法费时费力等问题,该文提出了多源卫星遥感影像区域网联合平差法,对大区域多景多源卫星影像进行正射纠正的方法。先利用各影像间的连接点进行自由网平差,建立一个稳固的网形;然后在自由网中均匀地添加少量地面控制点,对整个区域进行控制网平差。平差过程中利用仿射变换模型对RFM进行像方改正,以减小其系统误差。实践证明该方法可以获得较高的成图精度,满足地理国情普查底图DOM制作的精度要求,且能提高DOM的生产效率。     

资源三号测绘卫星长条带产品区域网平差

资源三号测绘卫星除了提供无畸变的标准景产品以外,还提供将近600km的长条带产品。该产品和标准景产品类似,生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计,有理多项式模型作为长条带产品的成像几何模型发布给用户。基于像方的仿射变换平差模型可以消除长条带影像中的轨道、姿态误差,达到子像素级定向精度。在周边布设控制点,资源三号测绘卫星三线阵长条带产品的平差平面精度约为2.5m,高程精度约为1.6m,达到单个标准景的平差精度。     

多源SAR影像区域网平差的比较研究

本文将有理函数模型(RFM)引入多源SAR遥感影像区域网平差中,并采用多种地面控制点布设方案,对基于严格几何处理模型和带像方仿射变换补偿的RFM区域网平差精度进行了对比分析.试验表明,对于多源SAR影像,在地面控制点较多且分布良好的情况下,基于严格几何处理模型的区域网平差可以获得较好的目标定位结果;基于RFM的区域网平差可以获得与基于严格几何处理模型的区域网平差几乎相当的目标定位精度,且受地面控制点分布和数量影响较小,非常适合稀疏地面控制点情况下的SAR遥感影像几何定位.     

不同类型卫星影像区域网平差方法

传统卫星影像纠正常针对单景影像，且需要一定数量的外业控制点作为参考，严重制约了正射纠正效率。本文提出了一种卫星影像区域网平差方法，利用影像间的连接点进行RPC模型的前方交会，并用少量控制点进行仿射变换，实现了多轨多景卫星影像的区域网平差。经测试，本文方法可有效减少外业控制点，提高卫星影像正射纠正效率。     

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。     

A combined image matching method for Chinese optical satellite imagery

Image matching is one of the key technologies for digital Earth. This paper presents a combined image matching method for Chinese satellite images. This method includes the following four steps: (1) a modified Wallis-type filter is proposed to determine parameters adaptively while avoiding over-enhancement; (2) a mismatch detection procedure based on a global-local strategy is introduced to remove outliers generated by the Scale-invariant feature transform algorithm, and geometric orientation with bundle block adjustment is employed to compensate for the systematic errors of the position and attitude observations; (3) we design a novel similarity measure (distance, angle and the Normalized Cross-Correlation similarities, DANCC) which considers geometric similarity and textural similarity; and (4) we introduce a hierarchical matching strategy to refine the matching result level by level. Four typical image pairs acquired from Mapping Satellite-1, ZY-1 02C, ZY-3 and GeoEye-1, respectively, are used for experimental analysis. A comparison with the two current main matching algorithms for satellite imagery confirms that the proposed method is capable of producing reliable and accurate matching results on different terrains from not only Chinese satellite images, but also foreign satellite images.     

高分辨率光学遥感卫星在轨几何定标现状与展望

光学遥感卫星影像在轨几何定标是确保影像几何质量的必要环节。首先介绍了光学卫星在轨几何定标方法的研究现状;然后,对于当前主流的基于地面几何检校场的在轨几何定标方法,结合光学卫星地面分辨率不断提高的发展趋势,阐述了其受限于对参考影像的依赖而存在的问题;最后,论述了无需地面定标场的在轨自主几何定标的发展趋势,并提出了多种基于多角度交叉约束成像的在轨自主几何定标方法构想。     

以SRTM-DEM为控制的光学卫星遥感立体影像正射纠正

针对全球测图缺少统一的控制基准的问题,提出了利用SRTM-DEM作为控制基准,对光学卫星遥感影像进行正射纠正的方法。首先,对光学卫星影像构建的立体影像对进行自由网平差并制作DEM;然后,以SRTM-DEM作为控制,将DEM作为单元模型,进行独立模型法DEM区域网平差,获得单元模型的定向参数;最后,改正立体影像的成像几何模型参数,进行正射纠正。选取湖北咸宁和江西某地两个测区的资源三号数据进行试验,试验结果表明,资源三号正视全色影像的平面定向精度由12.93像素提高到6.85像素。     

基准影像数据辅助遥感影像几何定位

针对遥感卫星影像几何定位时实测控制数据不足的情况,提出利用影像范围内基准影像数据辅助定位提高精度的方法。由遥感影像匹配得到同名像点,利用高精度影像数据和高程数据获取物方平面和高程坐标后,将其视为精度较低的控制点参与区域网平差,从而实现在不额外增加实测控制条件的情况下提高定位精度。经过在国内外3个地区进行一系列试验,验证了方法的可行性和有效性,对提升线阵遥感影像几何定位精度效果显著。