国产卫星影像处理技术探讨

以瓦罕走廊区域为例,利用各种软件对国产卫星影像进行数据处理,寻找最佳处理技术路线,并提出一些合理化的建议,以期为国产卫星影像进行数据处理提供技术参考。     

武汉市地理国情普查中高分辨率遥感影像的处理

以武汉市地理国情普查为例,针对标准时点核准下发影像数据处理存在的问题,构建了一套国产高分辨率卫星影像数据处理流程,提出了基于局部几何纠正的精度处理方法和基于影像融合的匀色处理方法。实验结果表明,该方法提高了核准影像的生产效率和质量,为国产高分辨率卫星影像的处理和应用奠定了坚实基础。     

星载GPS定轨方法的研究进展

重点论述了低轨卫星定轨的主要方法和特点,指出了3种方法的优点和不足,以及相应的数据处理策略,同时着重介绍了低轨卫星定轨的数据预处理方法、相关研究进展和解算精度。     

星载GPS伪距多路径误差与观测噪声对自主定轨的影响分析

对搭载美国BlackJack接收机的CHAMP/GRACE-A/Jason-2卫星和搭载国产接收机的HY2A/ZY3/TH1卫星的星载GPS数据的伪距多路径误差与观测噪声进行了研究,重点分析了国产接收机伪距多路径误差的变化特性,并研究了多路径误差与观测噪声对星载GPS自主定轨的影响。结果表明:国产接收机的C/A码与P1码伪距观测精度要整体差于美国的BlackJack接收机,而P2码伪距观测精度要整体优于BlackJack接收机;国产接收机P1码伪距受多路径效应影响较大,其多路径误差随高度角减小存在单调递增的变化趋势,其中HY2A、ZY3与TH1卫星的多路径误差最大分别可达3.6 m、1.8 m与0.7 m;这种单调递增变化的多路径误差会导致星载GPS自主定轨位置结果在径向与切向产生系统性偏差。     

国产单线阵遥感卫星异轨立体定位精度验证

首先介绍了目前主流立体测图卫星的立体成像模式以及立体数据处理中的关键技术;然后利用国产高分辨率光学遥感卫星遥感26号和遥感28号的异轨立体数据进行了基于有理函数模型(RFM)的立体平差实验。实验结果表明,在带控制点的条件下,单线阵遥感卫星异轨立体像对可取得亚m级的平面定位精度和优于2 m的高程精度。     

低轨卫星精密定轨的轨道精度评估方法研究

厘米级精密卫星轨道是完成低轨卫星承担的科研、商业等任务的必须前提,其中事后轨道精度评定是低轨卫星精密定轨任务中重要一环。依据观测条件和卫星搭载设备等情况,选择合适的精度评定方法有利于客观准确的评估定轨结果。本文以GRACE卫星为例,讨论了内外精度评估方法,得到有益结论,为我国开展后续国产卫星精密定轨任务具有借鉴意义。      

不同测站卫星质心不同改正对卫星激光测距定轨精度的影响分析

质心改正是利用卫星激光测距资料进行精密定轨过程中必须修正的一项系统偏差,数值模拟和理论分析均已显示,由于卫星形状效应,质心改正存在对测站系统运行模式的依赖性,即不同测站对卫星质心的改正是不同的。本文首次分析了这种依赖性对卫星定轨精度的影响。长时间序列的统计结果表明,与全球统一测站卫星质心改正相比,采用不同测站卫星质心不同改正系统性地提高了短弧定轨精度。对Lageos-1/2,平均提高约0.4毫米;对Etalon-1/2,平均提高约0.6毫米。在各种相关应用对卫星激光测距数据处理精度要求迈向毫米级的今天,有必要考虑不同测站卫星质心不同改正。     

利用三差模型确定GPS卫星轨道

论述了利用三差模型进行GPS卫星精密定轨的理论和方法,以此为基础,在PC机上进行精密定轨数据处理.结果表明,9站定轨精度一般优于2 m,6站定轨精度一般为1～3 m,3 d解稍好于5 d解.     

海洋二号A与资源三号卫星星载GPS自主轨道确定

系统研究了基于海洋二号A（HY2A）与资源三号（ZY3）卫星国产星载GPS接收机双频数据的自主定轨问题,模拟在轨实时处理的结果表明,HY2A与ZY3卫星伪距自主定轨的位置精度可达1.3 m,速度精度可达1.2 mm/s;而HY2A卫星相位自主定轨位置精度可达38 cm,其中径向精度约10 cm,速度精度可达0.36 mm/s;ZY3卫星相位定轨位置精度可达54 cm,速度精度可达0.54 mm/s。自主定轨的相关成果可以应用于我国后续对地观测计划的实时服务。     

星地SLR和星间链路的BDS-3卫星精密定轨EI北大核心CSCD

目前,BDS-3卫星上已全部搭载星间链路设备,可利用星间双向测量数据分离卫星相对钟差和相对几何距离解耦卫星轨道和钟差,再把星间距离作为观测量结合地面测量数据进行星地星间联合定轨。人卫激光测距(SLR)技术不受载波相位模糊度、钟差等因素的影响,数据处理过程相对于GNSS技术的数据处理更简单,可以作为一种独立于GNSS观测技术的测量手段。所有BDS卫星上已搭载激光角反射器,因此本文利用2020年1月北斗星间链路数据及少量SLR数据对11颗BDS-3卫星(MEO/IGSO/GEO)进行联合精密定轨试验。分析结果表明,基于SLR和星间链路的3类轨道类型的BDS-3卫星定轨精度相当,轨道精度径向为4.2 cm,三维精度为30.2 cm;卫星轨道预报12 h和24 h MEO卫星三维精度约40.0 cm,IGSO三维精度优于60.0 cm;GEO卫星三维精度约1.0 m。在精密定轨的同时解算地球自转参数(ERP),由于激光数据量少,极移精度约3.0 mas,日长变化精度为0.35 ms。利用少量SLR观测数据和星间链路测量数据联合可以实现导航卫星的高精度定轨,如果能够对BDS卫星加强激光观测,有助于提升轨道精度,为BDS自主可控空间基准参数解算提供参考。     

高分辨率光学卫星遥感影像高精度无地面控制精确处理的理论与方法

卫星影像全球无地面控制高精度几何定位是卫星摄影测量技术发展追求的主要目标,也是实现困难地区和境外地区测图的关键支撑技术。本文围绕我国国产遥感卫星的技术发展,详细论述了高分辨率光学卫星遥感影像高精度无地面控制几何定位的理论与方法,在天星地一体化全链路误差建模分析的基础上,提出了在轨几何定标理论与方法、稳态重成像几何处理模型与方法及大规模无地面控制区域网平差理论与方法。将本文方法应用于资源三号卫星影像的数据处理,试验结果满足1∶50 000测图精度,证明了理论和方法的正确性。     

单侧控制条件下SPOT5 HRG影像的定向试验

高分辨率卫星影像已经成为获取地理信息的重要数据源,而其定向是一项关键技术。本文利用单侧不同数量及分布的控制点对SPOT5 HRG影像进行了定向试验,探讨了在单侧控制条件下SPOT5 HRG影像的定向精度情况,为地面控制点获取较困难地区的影像定向提供了一条参考途径。     

Parallelizing maximum likelihood classification on computer cluster and graphics processing unit for supervised image classification

ABSTRACT

Supervised image classification has been widely utilized in a variety of remote sensing applications. When large volume of satellite imagery data and aerial photos are increasingly available, high-performance image processing solutions are required to handle large scale of data. This paper introduces how maximum likelihood classification approach is parallelized for implementation on a computer cluster and a graphics processing unit to achieve high performance when processing big imagery data. The solution is scalable and satisfies the need of change detection, object identification, and exploratory analysis on large-scale high-resolution imagery data in remote sensing applications.     

The georeferencing of RASAT satellite imagery and some practical approaches to increase the georeferencing accuracy

RASAT Earth Observation Satellite is the second remote sensing satellite of The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) Space Technologies Search Institute (TUBITAK Space). Generally, the first step to utilize the satellite imagery in GIS applications is the accurate geometric correction of the imagery. But, the geometric correction process of RASAT images is somewhat difficult due to insufficient orbit data and lack of satellite imagery processing software with RASAT model. Although the geolocation of RASAT images is investigated in some recent studies, subpixel accuracies cannot be achieved. In this study, different geometric correction methods and combination of them are tested with a more interactive workflow that uses the results of other approaches. Results show that these approaches can be used for the geometric correction of RASAT like pushbroom satellite images with insufficient orbit data and better geolocation accuracies can be achieved by different geometric correction approaches.     

FORSAT: a 3D forest monitoring system for cover mapping and volumetric 3D change detection

ABSTRACT

A 3D forest monitoring system, called FORSAT (a satellite very high resolution image processing platform for forest assessment), was developed for the extraction of 3D geometric forest information from very high resolution (VHR) satellite imagery and the automatic 3D change detection. FORSAT is composed of two complementary tasks: (1) the geometric and radiometric processing of satellite optical imagery and digital surface model (DSM) reconstruction by using a precise and robust image matching approach specially designed for VHR satellite imagery, (2) 3D surface comparison for change detection. It allows the users to import DSMs, align them using an advanced 3D surface matching approach and calculate the 3D differences and volume changes (together with precision values) between epochs. FORSAT is a single source and flexible forest information solution, allowing expert and non-expert remote sensing users to monitor forests in three and four (time) dimensions. The geometric resolution and thematic content of VHR optical imagery are sufficient for many forest information needs such as deforestation, clear-cut and fire severity mapping. The capacity and benefits of FORSAT, as a forest information system contributing to the sustainable forest management, have been tested and validated in case studies located in Austria, Switzerland and Spain.     

利用多光谱影像检测资源三号卫星平台震颤

卫星平台震颤是影响高分辨率卫星成像质量的因素之一,会引起影像模糊和内部畸变。本文从资源三号卫星多光谱相机的成像特点和多光谱影像配准误差影响因素入手,理论推导和仿真分析了卫星平台震颤对配准误差的影响规律,在此基础上提出了基于多光谱影像高精度密集匹配的平台震颤检测方法和流程,最后利用不同波段、不同时间的成像数据进行试验。试验结果表明资源三号卫星在试验数据成像阶段存在约0.6Hz的平台震颤,且垂轨方向震颤幅值大于沿轨方向,同时引起波段间相同频率周期性配准误差。检测结果为进一步提高资源三号处理精度提供了可能,也为卫星平台震颤源的分析和优化卫星平台设计提供了重要参考依据。     

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。     

基于CPU和GPU协同处理的光学卫星遥感影像正射校正方法

本文系统地探讨了基于CPU和GPU协同处理的光学卫星遥感影像正射校正方法。首先使用“层次性分块”策略设计了基于CPU和GPU协同处理的正射校正方法,然后通过配置选择优化和存储层次性访问等手段进一步提高了方法执行效率。在Tesla M2050 GPU上对资源三号卫星下视全色影像进行正射校正的实验结果表明,本文方法大幅提高了光学卫星遥感影像正射校正效率,与传统串行正射校正算法相比,加速比最高达到110倍以上,相应的处理时间压缩至5s以内,可满足对大数据量光学卫星遥感影像进行快速正射校正的要求。     

高分辨率卫星颤振探测补偿的关键技术方法与应用

卫星平台颤振是高分辨率卫星在轨运行普遍存在的复杂现象,会影响卫星的测图精度和成像质量。本文提出了综合多传感器数据处理的卫星颤振探测与补偿技术方法,根据多光谱影像、三线阵影像、密集地面控制和姿态测量数据进行了颤振探测,采用像方补偿和姿态补偿两种方式进行了颤振补偿。利用本文提出的技术对资源三号卫星的平台颤振问题进行了处理和分析,试验结果验证了所提出的方法用于颤振探测与补偿的有效性与可靠性。颤振变化规律分析表明资源三号卫星颤振的频率保持在0.6~0.7Hz的范围内,而颤振幅值从在轨早期的1个像素下降到0.4个像素以下并趋于平稳。     

CBERS-02B星数据质量评价及其铀成矿要素解译应用研究

利用遥感影像处理技术和数理统计方法，评价了中巴地球资源一号卫星02B星（CBERS—02B，以下简称02B星）遥感数据的空间特性和辐射特征，并与ETM＋多光谱数据主要特征参数进行了对比分析。在此基础上，以江西桃山花岗岩型铀矿田为试验区，结合航空放射性数据，开展了基于02B星遥感数据的控矿断裂带、热液蚀变带及主要成矿岩体等铀成矿要素的光谱特征识别与提取，并对该数据的地学应用潜力进行了评价。