天宫一号高光谱成像仪严密成像几何模型研究

为了获得高信噪比影像数据,天宫一号高光谱成像仪采用了运动补偿技术增加探测器积分时间的成像模式.针对此种成像方式,本文分析了成像仪的成像特点与发射镜的运动规律,建立了反射镜角度与观测矢量的几何关系,形成了基于天宫一号高光谱成像仪的严密成像几何模型.该模型符合反射镜运动补偿条件下像点与对应地物点的几何关系,通过理论精度分析和实际应用验证了纠正模型的正确性,并能获得与理论相符的实际几何定位精度.     

基于气象数据的地基雷达大气扰动校正方法研究

大气扰动是影响地基雷达(Ground-based SAR,GBSAR)系统监测精度的主要因素,文中研究大气扰动对GBSAR相位的影响及相应的补偿方法。实验以自制的角反射器作为监测目标,利用气象数据补偿法改正角反射器相位,用观测区域的温度、气压和湿度建立大气折射模型,估算出大气折射率的变化来校正大气扰动误差。结果表明,文中方法能有效地剔除大气扰动相位,达到改善监测精度的效果。     

顾及大气延迟效应的YG-13A斜距标定

针对大气延迟时变误差影响遥感卫星十三号(YG-13A)斜距标定精度的问题,提出利用顾及大气延迟时变误差的斜距标定方法提高其斜距标定精度的策略。首先,利用基于NCEP气象资料和全球TEC数据的大气延迟改正方法来计算各标定景的大气延迟改正量。其次,将各标定景的大气延迟改正量代入斜距标定模型中。最后,在地面布设高精度角反射器控制点的情况下通过顾及大气延迟时变误差的斜距标定模型求解斜距测量系统误差,从而提高和验证斜距测量精度,角反射器控制点的平面和高程精度均优于0.1 m。利用嵩山遥感定标场地区的4组不同拍摄模式下获得的YG-13A卫星影像数据对比试验表明,相较于传统的斜距定标方法,在顾及大气延迟时变误差的情况下,4组数据的斜距改正值离散度均有所下降。利用太原、天津两个区域3景影像验证斜距改正后的精度,最小值为0.55 m,最大值为0.91 m,均值为0.70 m。试验结果证明了顾及大气延迟时变误差的斜距标定方法的有效性和可行性。     

天宫二号近天底角交轨干涉SAR的海洋涡旋探测

海洋涡旋是海洋科学研究的一个重要分支，在海洋热循环中起着重要的作用。传统的卫星高度计通常能够探测到水平尺度超过100 km的中尺度涡旋，但是由于其分辨率较为粗糙，对于1—100 km的亚中、小尺度涡旋难以探测。天宫二号搭载的三维成像微波高度计（InIRA）是国际上第1个可以用于进行海面高度测量的Ku波段干涉SAR，为观测和研究海洋亚中、小尺度涡旋提供了数据来源。InIRA不仅可以获取海洋涡旋2维SAR图像，同时通过两个天线获取复图像间的干涉相位，能够获取涡旋海表面高度异常，为海洋涡旋的探测研究提供了新的可能。本文基于天宫二号InIRA数据，开展了海洋涡旋探测的研究，提出一种通过计算涡旋海面相对高度变化实现海洋涡旋探测的方法。通过对InIRA涡旋数据的处理与分析，发现该方法能够实现海洋涡旋的探测，并利用MODIS叶绿素浓度数据和海表温度数据对海洋涡旋探测结果进行了验证。     

一种资源三号测绘卫星系统几何校正产品的生产方法

文章设计了基于资源三号测绘卫星的传感器校正产品(一级产品)来生产系统几何校正产品(二级产品)的关键技术流程,通过构建传感器校正影像和系统几何校正影像间像素对应关系,以及传感器校正产品的严密成像几何模型,提出并推导了系统几何校正产品的严密成像几何模型,并构建其有理多项式模型。实验结果表明,此方法生产的资源三号测绘卫星系统几何校正产品的几何精度较高,整体精度优于传感器校正产品,并能够满足1∶50 000立体测图的要求。     

大气折射对光学卫星遥感影像几何定位的影响分析

采用ISO国际标准大气模型和Owens大气折射系数算法,根据大气层内不同纬度和海拔高度处的大气折射系数分布规律,把地球大气简化为对流层和同温层的双层均匀球形大气,从在轨光学卫星CCD探元视线出发,使用视线跟踪几何算法,计算不同侧视角下大气折射产生的几何位置偏差。结果表明,大气折射几何偏差随卫星观测角的增加而非线性迅速增加。当卫星运行在650km的太阳同步轨道,侧视30°成像时,大气折射产生约2.5m的几何偏差;卫星侧视45°成像时,大气折射产生约9m的几何偏差。在高分辨率敏捷卫星成像和宽视场卫星遥感图像的严密几何定位处理中,使用本文提出的大气折射几何偏差算法和严密几何定位大气折射校正模型,在地心地固坐标系下补偿严密几何模型中存在的大气折射偏差,能够进一步提升高分辨率卫星遥感图像的无控几何定位精度,应用于我国高分系列卫星遥感图像地面几何定位处理。     

基于VLBI观测的基线改正方法

针对甚长基线干涉测量(VLBI)技术中,测站坐标精度与高精度的VLBI宽带观测不相匹配的问题,该文提出一种利用VLBI本身观测结果分析测站坐标改正量的方法。利用观测得到的时延值扣除几何时延及各种已知误差项后,残余部分还存在由基线矢量误差引起的时延、两地原子钟同步误差和系统误差引起的时延,给出残余时延与基线矢量误差等的计算模型。采用国家授时中心VLBI2010系统观测数据,计算结果表明,吉林-喀什基线的基线长度改正量约为11.467 7cm,观测值与拟合值的对比表明这种方法的可行性。     

川藏铁路沿线Sentinel-1影像几何畸变与升降轨适宜性定量分析

川藏铁路作为中国意义非凡的重大工程,也是世界铁路史上地形最复杂、地质安全问题最严峻的铁路。合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)凭借其广覆盖、高精度、高效率等特点已成为地质灾害隐患早期识别与监测的重要手段,但是其在川藏线地形起伏剧烈的高山峡谷区域会面临较为严重的几何畸变问题。以覆盖面最广、获取时间最密的全球完全开放获取的哨兵1号卫星(Sentinel-1)数据为例,将川藏铁路沿线作为研究区域开展卫星雷达影像几何畸变与适宜性分析。综合考虑合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像几何、Sentinel-1影像斜距向入射角差异及被动几何畸变3个方面,提出了一套基于局部入射角的Sentinel-1影像几何畸变区域精准定量识别方法,并对川藏线全线几何畸变进行了定量计算与升降轨适宜性分析。结果显示:川藏线所在极陡高山峡谷区单轨道几何畸变区域达到31%～35%,升降轨联合观测可以有效将几何畸变区域减小至1.5%,同时约有35%区域适宜升降轨同时观测进行联合分析。     

遥感影像不同校正模型对反射率的影响分析

采用飞马D200四旋翼无人机携带多光谱相机,获取了可见光波段的数据,地面同步测量了地表反射率和大气参数.结合实验数据,采用基于POS数据的严格成像模型和多项式模型对图像进行了几何校正,对比了2种模型的校正精度和不同重采样方式产生的差异.在几何校正的基础上进行了大气校正,获得地表反射率,选取典型地物水体、植被、裸土的实测结果进行验证.结果表明低空无人机遥感可以得到精度较高的地表反射率结果,但不同的几何校正模型对地表反射率影响较小,可以忽略.通过开展该实验证明了利用无人机开展定量化遥感研究的可行性.     

“一带一路”沿线港口城市天宫二号多光谱影像数据集

港口城市在“一带一路”建设中具有重要地位和作用，遥感影像数据可以为港口城市的动态监测提供有效的信息支撑。天宫二号空间实验室搭载的宽波段成像仪是新一代中分辨率成像光谱仪，具有谱段宽、视场大等特点，在可见近红外、短波红外、热红外谱段共设置有18个通道，空间分辨率分别为100 m、200 m和400 m，自2016-09—2019-07获取了大量的对地观测多光谱影像数据。本文面向 “一带一路”沿线的25个港口城市，从天宫二号宽波段成像仪获取的多光谱数据中挑选出58组不同时间获取的高质量影像，经过预处理、辐射校正、几何校正等处理和数据质量控制，构建了“一带一路”沿线港口城市专题影像数据集，并对该数据集的应用价值和潜力进行了分析。结果表明该数据集可以为“一带一路”沿线港口城市及其周边区域资源环境遥感监测提供重要信息支撑，在港口城市相关的中大尺度场景分类识别方面具有较大应用价值。     

从GPS推算大气水汽的误差分析

讨论了从GPS观测数据推算大气水汽值的各种误差，分析了这些误差对大气水汽值的影响。     

在高海拔地区Saastamoinen与Hopfield模型推算水汽含量差异的研究

详细分析了在高海拔地区利用Saastamoinen和Hopfield两种模型推算水汽含量时产生差异的原因，并通过对高程不同的测站上实测数据的分析和研究，给出了Hopfield模型的修正项。     

GPS民用广播星历中ISC参数精度分析及其对导航定位的影响

2005年起发射的GPS Block IIR-M卫星在L2频率上新增了L2C民用信号,2010年起发射的Block IIF卫星新增了L5频率及L5I、L5Q两种民用信号。为此,GPS民用广播星历在原有时间群延迟(TGD)参数的基础上,新增了ISC_(C/A)、ISC_(L2C)、ISC_(L5I)及ISC_(L5Q)4种ISC(inter-signal correction)参数,以服务GPS实时导航定位用户。本文给出了ISC参数在GPS单/双频定位中的改正方法、利用不同机构提供的后处理差分码偏差(DCB)产品评估了ISC参数的实际精度、研究了ISC参数对GPS民用导航定位精度的影响。在明确TGD、ISC和DCB 3类参数之间区别与联系的基础上,本文研究表明:GPS广播的ISC_(C/A)参数精度可达0.2ns,TGD、ISCL2C及ISCL5Q参数精度可达0.5ns;以2014年连续11d全球12个MGEX(multi-GNSS experiment)站为例,经由ISC参数改正后,GPS L2C单频标准单点定位(SPP)的位置解精度提高了30.6%,L1C/A+L2C双频SPP的位置解精度提高了12.2%,该精度与L1P(Y)+L2P(Y)消电离层组合SPP的位置解精度相当。     

电磁波信号在对流层中路径弯曲改正的级数展开式

大气折射延迟是空间大地测量中的一个主要误差源。本文严格地给出了中性大气路径弯曲改正的原理性公式。通过对各种因素量级的分析,在亚毫米量级的精度上给出了一个以视天顶距正切和正割乘积为参数的级数展开模型。新模型在球对称大气模型下,级数展开模型的精度达到了毫米量级,理论上可以展开到任意阶次,且可允许观测高度角小到5°。     

网络RTK对流层拟合模型分析

为了拟合网络RTK中用户端双差对流层延迟,本文分析了基于距离的线性内插模型(DIM)、线性内插模型(LIM)原理,提出了指数拟合模型:以主参考站为原点,系数项与用户端和辅参考站间夹角成反比,指数底数值为0.35,用户端到主参考站与辅参考站到主参考站间距离比值被1减为指数。通过分析上述模型的误差系数给出了模型优缺点,试验验证了指数模型的有效性和稳定性:卫星拟合精度一般优于2cm,实现了单历元平面定位精度优于2cm,高程精度优于3cm。     

X射线脉冲星导航中脉冲轮廓的频偏和时延算法

观测轮廓与标准轮廓的频率偏差和时间延迟是X射线脉冲星导航的两个观测量,讨论其计算方法并提出如下改进意见:①对探测器的最小分辨时间作进一步的时间细分,在每一个小的时间间隔内接收的光子数可以假设满足二项分布,再对观测轮廓叠加可以求得更高精度的频偏;②将实际观测轮廓分为理想轮廓及其偏差两部分,而TOA是指理想轮廓与标准轮廓的时延,Sala等人提出的用相关函数求TOA方法仅对理想轮廓成立;③如果实际轮廓在测量过程中形状不变,则偏差产生的TOA估计误差为一常数。在此基础上提出实际观测轮廓的TOA估计方法,其计算精度小于探测器的最小分辨率。     

海岸带、海岛(礁)数字航空摄影方案优化策略

针对数字航空摄影作业技术流程中的作业标准、精度要求以及各关键指标的控制等问题,从数字航空摄影的技术计划制定、航线规划和各项技术指标的确定等方面入手,对基于海岸带、海岛(礁)特征的航摄分区、航线敷设、地面分辨率的确定、航摄季节与时间选择以及POS辅助航空摄影方案选择等内容进行了研究,为获取满足海洋测绘指标要求的航空摄影数据源提供支持。     

PPP估计天顶对流层延迟方法与结果分析

介绍了精密单点定位估计天顶对流层延迟的方法,利用武汉大学研发的TriP软件解算了7个IGS跟踪站的天顶对流层延迟,将其与IGS分析中心提供的天顶对流层延迟数据进行了对比分析。     

The ionospheric eclipse factor method (IEFM) and its application to determining the ionospheric delay for GPS

A new method for modeling the ionospheric delay using global positioning system (GPS) data is proposed, called the ionospheric eclipse factor method (IEFM). It is based on establishing a concept referred to as the ionospheric eclipse factor (IEF) λ of the ionospheric pierce point (IPP) and the IEF’s influence factor (IFF) . The IEF can be used to make a relatively precise distinction between ionospheric daytime and nighttime, whereas the IFF is advantageous for describing the IEF’s variations with day, month, season and year, associated with seasonal variations of total electron content (TEC) of the ionosphere. By combining λ and with the local time t of IPP, the IEFM has the ability to precisely distinguish between ionospheric daytime and nighttime, as well as efficiently combine them during different seasons or months over a year at the IPP. The IEFM-based ionospheric delay estimates are validated by combining an absolute positioning mode with several ionospheric delay correction models or algorithms, using GPS data at an international Global Navigation Satellite System (GNSS) service (IGS) station (WTZR). Our results indicate that the IEFM may further improve ionospheric delay modeling using GPS data.     

基于MODIS与GPS的D-InSAR大气延迟改正量提取

受GPS站点密度的限制,利用GPS数据改正D-InSAR中大气延迟误差往往达不到很好的效果。为此,研究了GPS与MODIS联合实现大气延迟改正量提取方法,利用两期GPS观测数据及相应时间的MODIS数据分析GPS-PWV与MODIS-PWV的关系,进一步得到MODIS水汽的校正模型。经过GPS+MODIS算法改正后,大气延迟改正精度为3.618mm,满足形变测量的要求。实验结果表明:在大气状态变化缓慢时,利用GPS结合MODIS数据对D-InSAR大气延迟改正有一定的效果。