基于北斗和GPS的高分二号全色影像正射精度验证与分析

高分二号(GF-2)卫星几何精纠正是其广泛应用的前提。以福州市作为实验区,选择北斗卫星导航系统(北斗)和GPS野外测量获取控制点和检查点,采用像方平移、像方漂移和像方仿射变换3种方法对有理函数模型进行误差补偿,验证分析控制点测量精度、分布、数目以及纠正方法对GF-2全色影像纠正的影响,并分析了北斗应用于GF-2全色影像正射纠正的潜力。实验结果表明:少量分布均匀的控制点就可以消除GF-2全色影像纠正后的系统几何误差;3种纠正方法中像方仿射变换方法精度最高,其中GPS控制测量下检查点平面均方根误差为1.49 m,北斗RTK控制测量下检查点平面均方根误差为1.51 m,GPS与北斗RTK控制测量下的影像纠正精度接近;北斗2种测量模式中,只有RTK模式能够满足GF-2全色影像纠正需求。上述研究表明,GF-2全色影像能够利用GPS和北斗RTK模式控制测量下的少量分布均匀高精度控制点达到较高纠正精度,满足实际应用需求。     

星载PALSAR影像几何精度定量评价与误差分析

选择有代表性的星载PALSAR影像,利用Doppler、距离、椭球方程建立其成像模型,对其几何定位精度进行了试验,获得了它的几何系统误差和儿何纠正误差的定量值.根据地面高程误差是影响SAR影像几何纠正精度丰要因素的原理,利用计算机仿真技术定量系统地分析了地面高程误差对其几何纠正精度的影响,获得了地面高程误差对视角的影响、视角误差对影像几何精度的影响以及单位高程误差对影像几何精度的影响等定量结论及影响变化规律,为PALSAR影像的处理与应用提供了科学的依据,更重要的是为SAR影像几何精度分析和误差分析提供了一种新的定量方法.     

利用轨道参数修正的无控制点星载SAR图像几何校正方法

使用距离多普勒模型进行SAR图像几何校正时,卫星轨道误差、系统成像参数误差和DEM高程的误差会影响几何校正精度。本文提出了一种基于轨道参数修正的星载SAR图像几何校正方法。首先利用多项式对卫星轨道进行参数化,然后使用模拟SAR图像与真实SAR图像进行匹配得到控制点来修正轨道参数,最后利用修正后的参数进行几何精校正,从而提高几何校正精度。该方法无需地面控制点,适用于不易于人工测量获取地面控制点地区的SAR图像几何校正,与基于模拟SAR图像匹配并使用多项式改正的几何校正方法相比,本文方法具有更高的精度。使用Radarsat-2图像进行试验,并使用地面实测GPS控制点验证了本方法的有效性。     

资源三号测绘卫星影像产品精度分析与验证

资源三号测绘卫星提供了多种影像产品以满足不同用户的需求。本文首先介绍了资源三号测绘卫星多级影像产品及其制作方法,其中传感器校正产品、系统几何纠正产品、精纠正产品均带RFM(Rational Function Model),可进一步平差生产4D产品。利用登封和安平地区资源三号测绘卫星数据验证多级影像产品的定位精度和利用其制作的DSM(Digital Surface Model)和GTC（Geocoded Terrain Corrected）的精度,系统几何纠正产品与传感其校正产品精度相同,精纠正产品无控定位精度较高,而系统几何纠正产品与精纠正产品的平差精度与传感器校正产品的精度相同。利用资源三号测绘卫星数据制作的登封地区DSM和GTC的平面中误差为2.5米,高程中误差2.5米,安平地区平面中误差1.6米,高程中误差1.5米,高程精度满足1：50 000 DSM一级精度要求,平面精度满足1：50 000 DOM的精度要求。     

后处理动态测量方法(GPS PPK)在卫星影像几何纠正中的应用

介绍了 GPS PPK 测量的方法及其在卫星影像几何纠正中的应用。结合具体应用实例对该方法的测量精度、可靠性及其在测量中应注意的问题进行了探讨。实践证明,只要采取一定的测量措施,GPS PPK 可以满足影像纠正的精度要求。     

UC-X系列航空数码像机几何精度评价

量测型相机的几何精度直接决定了其影像成果的优劣,遵循经典理论的实验室和检校场评价方法对客观条件要求较高,不容易实现。本文提出了一种基于数码影像进行空中三角测量和数字地表模型(DSM)的UCX系列航空数码像机几何精度评价方法,省去了繁琐的精密定标环节和野外作业工序,实现了对数码航空像机的定位精度估算。试验表明,UC-X系列航空数码像机影像的相对定向中误差优于2μ,绝对定向中误差约为0.5个像元。     

几何纠正模式对QuickBird全色影像定位精度的影响——以黄土高原为例

以陕北黄土高原的QuickBird全色影像为例,设计了4种几何精纠正模式并试验其对纠正后影像平面精度的影响.结果表明:①在控制点(GCP)均匀分布的条件下,随着GCP个数的不同,GCP残差的变幅远大于纠正后影像均方根的变幅;②利用实测GPS点一正射纠正模式纠正后的影像精度最高,1∶10 000地形图一正射纠正模式次之,...     

火星快车HRSC线阵推扫式影像地面点反投影快速融合

欧空局火星快车上的HRSC高分辨率立体测绘相机,可同时获取火星表面全色与多光谱影像。其全色影像分辨率高于多光谱影像,通过融合处理可以生成火星表面高分辨率多光谱影像。基于严密几何模型对HRSC影像进行几何纠正是融合处理的基础,本文结合HRSC线阵传感器行中心投影的特点,设计了一种基于地面点反投影快速算法的影像融合方法,利用物方投影面的几何约束实现地面点反投影的快速解算以及HRSC线阵影像的高效率几何纠正;然后基于IHS融合变换方法实现金色与多光谱影像的像素级融合。对火星快车HRSC影像不同地形数据进行试验,验证了本文算法的正确性、高效性。     

卫星影像的快速几何精纠正方法探讨——以广西地区环境星影像纠正为例

随着空间技术的发展,遥感影像的应用领域扩大,遥感影像的获取数量也不断增多.遥感影像的快速纠正是更好地利用遥感影像的前提,本文提供了一种利用建立控制点库进行几何精纠正的方法.实验证明,利用该方法在提高几何纠正中寻找控制点的效率的同时,可以有效地提高同一地区不同时相的影像配准精度,以及提高相邻影像的接边精度.     

浅谈遥感影像纠正方法及精度分析

遥感影像的几何纠正是遥感影像处理的基础,如何根据获取的遥感影像参数情况,采取最简单、快速、可靠的方法,在很短的时间内完成了上级下达的任务,是目前测绘生产者一直追求的目标。根据实际工作经验,介绍了高精度纠正遥感影像的常用方法,并对其纠正精度等进行了分析和总结,为今后的遥感影像的研制提供可靠的参考依据。     

基于几何配准的多模式SAR影像配准及其误差分析

星载合成孔径雷达影像干涉处理时所需方位向配准精度因成像模式的差异而有所不同,目前在精密轨道条件下以几何配准为基础辅以影像信息的配准方案因其严格的理论模型和较高的精度成为干涉处理的首选。本文以TerraSAR-X影像为例,论证了不同成像模式影像所需的配准精度和卫星轨道精度,并通过理论分析和试验证明了精密轨道条件下,利用几何配准即可满足TerraSAR-X等卫星的条带模式影像干涉处理的需要;聚束模式影像需要在几何配准的基础上利用影像相干性或谱分集进一步优化配准结果。鉴于增强谱分集偏移量估计精度最高,本文进一步利用增强谱分集对比分析了不同轨道不同DEM条件下的几何配准误差。研究结果表明:卫星轨道切向误差是几何配准的主要误差源,目前常用3种DEM几何配准差异远小于0.001个像素,均可满足Sentinel-1影像干涉配准的需要。     

BDS/GPS组合精密单点定位精度分析与评价

精密单点定位（precise point positioning,PPP）已经广泛应用于许多领域,如测绘、交通、导航、地震监测等。近些年来,随着卫星数量的增多,多系统组合呈现越来越明显的趋势。利用全球MGEX（Multi-GNSS Experiment）网数据研究了BDS（BeiDou navigation satellite system）/GPS（global positioning system）组合精密单点定位技术,并与BDS单系统和GPS单系统进行了对比。结果表明,在静态定位中,BDS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为4.35 cm、3.01 cm、6.40 cm;GPS PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.48 cm、1.79 cm;BDS/GPS组合PPP在E、N、U方向的均方根误差分别为1.21 cm、0.50 cm、1.87 cm。在动态定位中,BDS PPP外符合精度水平方向优于10 cm,高程方向优于15 cm;GPS PPP和BDS/GPS组合PPP的外符合精度水平方向均优于5 cm,高程方向均优于8 cm。另外,无论是在静态还是动态的PPP中,组合系统相对于单系统,能大大缩短收敛时间,减少定位结果抖动,尤其是相对于BDS PPP来说,优势更为明显。     

稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法

几何定标采用地面控制点获取距离-多普勒模型中的精确几何参数,用于完成星载SAR影像高精度几何定位。但在广域范围内,特别是高山地区域,控制点极难获取。此外,传统定标方法仅面向单一平台SAR影像,尚不能实现多平台影像的联合几何定标。针对上述问题,本文提出一种基于稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法。该方法从包含实测控制点的主影像出发,使用点位追踪算法获取主影像与从影像之间的连接点,并以连接点为桥梁逐级完成从影像的几何定标。本文采用京津冀地区南北向分布共计235 km的3景TerraSAR-X、3景TanDEM-X、5景高分三号影像进行联合几何定标试验,仅使用5个控制点即完成了所有影像的几何定标,并利用SF-3050星站差分GNSS接收机采集实测GPS点进行精度评价。结果表明使用稀少控制点定标后的TSX/TDX影像的几何定位精度优于3 m,GF-3影像的几何定位精度优于7.5 m,验证了该方法的有效性和正确性。     

Improving the estimation of fractional-cycle biases for ambiguity resolution in precise point positioning

Ambiguity resolution dedicated to a single global positioning system (GPS) station can improve the accuracy of precise point positioning. In this process, the estimation accuracy of the narrow-lane fractional-cycle biases (FCBs), which destroy the integer nature of undifferenced ambiguities, is crucial to the ambiguity-fixed positioning accuracy. In this study, we hence propose the improved narrow-lane FCBs derived from an ambiguity-fixed GPS network solution, rather than the original (i.e. previously proposed) FCBs derived from an ambiguity-float network solution. The improved FCBs outperform the original FCBs by ensuring that the resulting ambiguity-fixed daily positions coincide in nature with the state-of-the-art positions generated by the International GNSS Service (IGS). To verify this improvement, 1?year of GPS measurements from about 350 globally distributed stations were processed. We find that the original FCBs differ more from the improved FCBs when fewer stations are involved in the FCB estimation, especially when the number of stations is less than 20. Moreover, when comparing the ambiguity-fixed daily positions with the IGS weekly positions for 248 stations through a Helmert transformation, for the East component, we find that on 359 days of the year the daily RMS of the transformed residuals based on the improved FCBs is smaller by up to 0.8?mm than those based on the original FCBs, and the mean RMS over the year falls evidently from 2.6 to 2.2?mm. Meanwhile, when using the improved rather than the original FCBs, the RMS of the transformed residuals for the East component of 239 stations (i.e. 96.4% of all 248 stations) is clearly reduced by up to 1.6?mm, especially for stations located within a sparse GPS network. Therefore, we suggest that narrow-lane FCBs should be determined with ambiguity-fixed, rather than ambiguity-float, GPS network solutions.     

利用随机森林回归进行极化SAR土壤水分反演

全极化合成孔径雷达影像能够提供地物丰富的极化信息，挖掘这些信息在地表参数反演中的作用是目前相关领域的研究趋势之一。针对冬小麦区域的不同植被覆盖情况，利用随机森林回归对常用极化特征在土壤水分反演中的重要性进行评估，并在此基础上进行特征选择，挑选优化的极化特征组合，构建了高精度的土壤水分反演模型。实验结果显示，由重要性评分较高的极化特征所组成的反演模型能得到均方根误差（root mean square error，RMSE）小于6%的反演精度，比只输入传统线极化后向散射系数的模型在不同时相、不同数据集的精度都有所提高。与支持向量回归和人工神经网络模型进行比较，利用随机森林回归进行重要性评分与土壤水分反演的效果更好。     

高分辨率星载SAR数据产品分级研究

有理函数模型RF在卫星图像领域的主要应用是进行对象空间和图像空间的转换。Radarsat-2元数据中使用三阶有理函数模型和80个有理多项式模型参数RPCs(Rational Polynomial Coefficients),为RF模型从光学图像领域的应用扩展到合成孔径雷达(SAR)图像领域提供了契机。本文对多种传感器、成像模式及不同处理级别SAR图像的RPC产品的制作和属性进行综述,主要研究高分辨率星载SAR卫星标准分级产品的制作流程。以中国广州作为实验区域,利用该地区不同级别的条带模式SM(Strip Map)Terra SAR-X和COSMO-Sky Med数据,对提出的分级和生产方案进行验证,结果表明,有理函数模型在SAR图像产品分级体系中具有可行性且效果良好。     

ScanSAR模式海冰图像的分割

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)图像的非平稳性是SAR海冰图像自动解释的主要障碍,入射角效应是导致海冰图像特征不稳定的主要因素之一。基于Radarsat-1 ScanSAR模式数据,本文提出了一种集成入射角效应校正步骤的分割算法。该方法综合考虑了入射角效应、斑点噪声等不确定因素,经由像素到区域再到大尺度区域这一途径,把区域聚类、类尺度上的入射角效应校正以及区域合并等操作组合起来,以有效提高分割算法对非平稳性的适应能力。针对巴芬湾和和波斯尼亚湾ScanSAR模式图像的实验表明,本文提出的方法可有效提高分割准确性。     

GPT／2模型用于 GPS 大气可降水汽反演的精度分析

气象参数(温度T、气压P)是GPS大气可降水汽(PWV)反演中必不可少的数据,也是PWV反演的重要误差源之一。文中主要对GPT/2(GPT、GPT2)模型用于PWV反演的精度进行验证和分析。基于非差精密单点定位(PPP)技术,选取SuomiNet网9个测站的观测数据,借助研制的PPP软件,分别采用GPT模型、改进的GPT2模型以及测站实测气象数据进行大气可降水汽(PWV)反演。以实测气象数据处理结果为参考,对两种模型解算的PWV进行了对比和精度分析。结果表明:改进的GPT2模型优于GPT模型,尤其是当测站的高程较大时,GPT2模型的稳定性更优、适用性更广;采用GPT2模型解算的PWV偏差均值小于±1.0mm,精度(RMS)优于±1.5mm。在缺少实测气象数据的情况下,利用GPT2模型数据仍然能够取得较为理想的PWV反演结果。     

SWARM卫星简化动力学厘米级精密定轨

联合星载GPS双频观测值与简化的动力学模型,在卫星运动方程中引入适当的伪随机脉冲参数,对SWARM卫星进行精密定轨。采用星载GPS相位观测值残差、重叠轨道以及与外部轨道对比等3种方法对SWARM卫星简化动力学定轨结果进行检核。结果表明:SWARM星载GPS相位观测值残差RMS为7~10mm;径向、切向以及法向6h重叠轨道差值RMS均在1cm左右,3个方向均无明显的系统误差。通过与欧空局(ESA)发布的精密轨道进行对比分析,径向轨道差值RMS为2~5cm,切向轨道差值RMS为2~5cm,法向轨道差值RMS为2~4cm,3D轨道差值RMS为4~7cm;SWARM-B定轨精度优于SWARM-A与SWARM-C。因此,采用简化动力学法与本文提供的定轨策略进行SWARM卫星精密定轨是切实可行的,定轨结果良好且稳定,定轨精度达到厘米级。