LMCCD相机影像摄影测量首次实践

LMCCD相机作为天绘一号卫星的有效载荷,是保证其实现无地面控制点摄影测量精度的关键。本文分别利用LMCCD影像和三线阵CCD影像对天绘一号卫星的相机参数进行了在轨标定计算,并利用各组在轨标定结果对定位精度（重点对高程误差）进行了统计分析。试验结果表明：与单纯的三线阵CCD影像的相比,LMCCD影像在相机参数在轨标定中能有效抵御因卫星姿态变化率导致的光束法平差航线系统变形问题,在天绘一号现有姿态变化率水平条件下,利用LMCCD影像进行相机参数在轨标定可保证天绘一号01星实现无地面控制点摄影测量精度要求。     

提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能

利用数字模拟方法,进一步探讨了类似MOMS-02参数的卫星三线阵CCD影像单航线、航线首末4角隅设一个控制点(以下简写为单航线4控点)的空中三角测量高程精度低的问题。研究得出,宽高比特别小(1:9)只是原因之一,更主要的因素还在于平差整过程数学关系带有近似性(包括EFP法和定向片法)。提出了改善精度的措施,并拟订了提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能的系统。模拟计算表明,航线长度可以≥2B,在有外方位元素或无外方位元素少量控制点条件下,不论二线交会区,还是三线交会区均可达到高程精度为6m的摄影测量成果。     

“天绘一号”卫星无地面控制点EFP多功能光束法平差

无地面控制点卫星摄影测量是实现全球测绘的有效手段。实现无地面控制点摄影测量主要途径包括:一是卫星姿态稳定度达到1×10^-6(°/s);二是高精度的姿态测定系统;三是摄影测量光束法平差处理。以往受制于技术等因素, 实现无地面控制点摄影测量只能依靠摄影测量光束法平差技术。“天绘一号”卫星研发了集相机在轨标定、全三线交会光束法平差、角元素低频误差补偿及偏流角效应改正为一体的EFP多功能光束法平差技术, 并通过“天绘一号”卫星影像数据对该技术进行了验证。实验结果表明:无地面控制点定位精度达到10.3 m/5.7 m(平面/高程), 满足测制1:5万比例尺地形图精度要求     

三线阵CCD影像直接前方交会精度估算

本文从前方交会公式入手,详细推导了三线阵CCD影像在无地面控制点条件下,地面点坐标的精度估算公式,可运用于航天摄影测量工程中对有关指标进行有效评估,并且利用模拟数据进行精度估算,指出了摄站和姿态精度与定位精度的关系。提出了实现1∶5万比例尺测图的解决方案。     

本期导读

在轨卫星无地面控制点摄影测量探讨(王任享,等)一文认为,摄影测量卫星采用商用级星敏感器构成的测姿系统,其姿态测量存在不可忽视的低频和"慢漂"系统性误差,使得经过在轨标定后的星敏感器和三线阵CCD相机安装角转换参数产生额外的增量dφC、dωC、dκC。在一条航线内,这些增量可视为常量,依靠其在立体模型上表现的上下视差规律,在无地面控制点条件下,通过在光束法平差中增加对dφC、     

卫星摄影三线阵CCD影像的EFP法空中三角测量(一)

系统地介绍了EFP法空中三角测量的基本思想、EFP像点坐标计算、平差的数学模型和卫生摄影测量的数字模拟,并以模拟数据进行了自由网＋控制点平差、外方位元素量测值参与平差、外方位元素量测值常差的分离以及区域平差等实验计算和实验结果分析。通过研究分析得出结论：（1）三条基线的航线可以保证三线阵CCD影像光束法平差的几何强度;（2）控制点可以布设在航线首末端,二线交会区的高程精度比三线交会区仅低约1.4因子;（3）外方位元素观测值是三线阵CCD影像光束法平差不可缺少的数据,经过平差可以不同程度地提高平差的高程精度。即使外方位元素观测值达到现代的精度,光束法平差的高程精度仍比直接前方交会高,所以三线阵CCD相机比单线阵、双线阵相机在全球性无控制卫星摄影测量或外星球摄影测量方面有更大的优势。     

无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算

本文推导了星载测定外方位元素参与下,无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算公式。分别按姿态变化率为1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像、姿态变化率低于1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像以及LMCCD推扫式影像进行推算。各个估算公式均给出算例,供设计无地面控制卫星摄影测量工程应用。     

三线阵CCD相机设计中的摄影测量问题

三线阵ＣＣＤ航天摄影测量相机是国际上八十年代中期出现的新一代传输型数字式航天光学遥感器,与常规的航天立体测绘相机在构像原理上有较大区别。本文简要介绍了三线阵ＣＣＤ相机的成像原理和摄影测量处理技术,主要就三线阵ＣＣＤ相机设计中应考虑的摄影测量问题进行了分析,讨论并对主要参数进行了模拟计算。     

无地面控制点条件下卫星摄影测量的发展与现状

无地面控制点条件下, 卫星摄影测量研究与工程实践是世界各国在该领域中所面临的研究难点之一。本文介绍了在无地面控制条件下光学卫星摄影测量的研究发展和工程实践历程, 并对中国“天绘一号”卫星获取的影像实测结果进行分析, 结果表明, 中国在无地面控制条件下的卫星摄影测量研究与工程实践已居于国际领先地位。     

在轨卫星无地面控制点摄影测量探讨

摄影测量卫星采用商用级星敏感器构成的测姿系统,其姿态测量存在不可忽视的低频和＂慢漂＂系统性误差,使得经过在轨标定后的星敏感器和三线阵CCD相机安装角转换参数产生额外的增量dφC、dωC、dκC。在一条航线内,这些增量可视为常量,依靠其在立体模型上表现的上下视差规律,在无地面控制点条件下,通过在光束法平差中增加对dφC、dωC及dκC补偿的措施,无地面控制点目标定位改善到11～22m左右。     

“天绘一号”卫星工程建设与应用

概括“天绘一号”卫星工程的建设历程和卫星系统的使命任务;介绍了卫星系统和相机载荷的能力与技术参数;重点阐述了“天绘一号”卫星无地面控制条件下的摄影测量关键技术, 包括LMCCD相机体制、航天摄影测量相机参数在轨标定技术以及无地面控制点条件的三线阵EFP影像平差技术等的运用, 通过工程实践, 达到了工程技术指标要求;最后介绍数据应用情况, 提出“天绘一号”卫星的发展设想, 为了解“天绘一号”卫星工程提供了基本参考。     

测绘卫星的发展及技术现状

本文从卫星摄影测量应用的角度出发，针对国内外以光学传感器为有效载荷的遥感测绘卫星的起源、发展、现状和技术特点进行了较详细的叙述，重点对我国测绘卫星的发展进行了介绍，最后分析了不同类型测绘卫星的技术特点，提出了发展以三线阵相机为传感器的测绘卫星的建议。     

五、摄影测量与遥感学

CH20020423 卫星摄影三线阵 CCD 影像的 EFP 法空中三角测量(一)/王任享(西安测绘研究所)∥测绘科学.—2001(4).—1～5系统介绍了 EFP 法空中三角测量的基本思想、EFP像点坐标计算、平差的数学模型和卫星摄影测量的数字模拟,并以模拟数据进行了自由网+控制点平差、外方位元素量测值参与平差、外方位元素量测值常差的分离以及区域平差等实验计算和实验结果分析。通过研究分析得出结论:(1)三条基线的航线可以保证三线阵 CCD 影像光束法平差的几何强度;(2)控制点可以布设在航线首末端,二线交会区的高程精度比三线交会区仅低约1.4因子;(3)外方位元素观测值是三线阵 CCD 影像光束法平差不可缺少的数据,经过平差可以不同程度地提高平差的高程精度。即使外方位元素观测值达到现代的精度,光束法平差的高程精度仍比直接前方交会高,所以三线阵 CCD 相机比单     

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。     

航天面阵CCD测量相机直接获取DEM精度分析

本文按照摄影测量的相关理论,推导了利用卫星影像及其相关数据直接生成DEM（数字高程模型）的精度计算公式,分析了影响最终精度的主要误差源,理论估算表明：将目前最大的面阵CCD用于航天测量,在500km轨道高度获取1米分辨率的立体影像对,并且能够精确获取相应像片的外方位元素以及内方位元素的条件下,直接测定地面目标的精度可优于±5m,其中高程方向优于±3m。     

无地面控制点卫星摄影测量的技术难点

从OIS(Orbital Imaging System,建议)、ALOS(Advanced Land Observing Satellite,计划中)和IKONOS三个传输型摄影测量系统高程误差估算中看出,无地面控制点条件下,卫星摄影测量要达到高程误差σh≤CI(3.3(CI为成图规定的等高距),技术实现上难度很大,其中最关键的因素是外方位角元素 的量测精度,文中对削弱d 的影响之途径作了简要讨论,并认为LMCAED相机(线阵-面阵组合相机)摄影是最佳途径之一。     

LMCCD相机卫星摄影测量的特性

本文简要介绍了LMCCD相机(线阵—面阵CCD组合相机)的概念和实现的基本条件,并以影像数字模拟方法显示LMCCD推扫摄影的影像,以及利用这些影像生成DEM和等高线。同时还利用数字模拟的方法生成LMCCD相机卫星摄影测量的数据,应用"等效框幅法(EFP)"平差,讨论了LMCCD影像在无地面控制的摄影测量的精度。     

《乾舆岁月——王任享院士文集》内容简介

正王任享,中国工程院院士,现任总参测绘研究所研究员,长期致力于我国卫星摄影测量的理论研究与工程实践。《乾舆岁月——王任享院士文集》是王任享研究员的部分论文选编,以卫星摄影测量所涉及的重要理论和关键技术为主线,首先介绍了无地面控制点条件下光束法平差、相机参数在轨标定及精度估算等内容,然后介绍了"嫦娥一号"摄影测量中的关键技术点,最后介绍了粗差定位、数字摄     

三线阵CCD卫星影像的模拟

数据模拟是进行科研理论研究的重要步骤。本文论述了利用正射影像及对应的DEM数据,按照摄影测量原理模拟三线阵CCD卫星影像的方法,并采用APOLLO影像数据验证了所提出的三线阵CCD影像模拟方法的可行性和正确性。     

嫦娥一号立体影像的摄影测量内部精度估算

本文采用APOLLO影像模拟生成的嫦娥一号三线阵CCD影像及其卫星的轨道与姿态模拟参数,按等效框幅像片(EFP)法和自由外方位元素(FEO)法分别计算摄影测量坐标系内的外方位元素及模型点坐标,生成了数字高程模型(DEM)、等高线、正射影像及三维地形仿真影像,评估了从模拟月球三线阵CCD影像生成的摄影测量成果的预期精度。