改化的有理函数模型在卫星影像定位中的应用

近年来,鉴于高分辨率卫星传感器参数的保密性和构建模型的复杂性常使用有理函数模型进行高分辨率卫星高精度几何定位。但是,在解算有理函数模型参数时,在影像的行和列方向上会产生较大的系统误差,从而影响几何定位精度。因此,提出了一种基于像方坐标系的有理函数优化模型,并将其用于IRS-P5立体像对几何定位。结果表明,在地形较复杂的地区定位效果改善明显,可将该模型推广用于实现高分辨率卫星影像高精度几何定位。     

非线性模型的一种半参数估计方法

提出用半参数估计理论来解求非线性问题的思想,即用半参数模型中的非参数分量表达非线性模型线性化后的近似余项,推导基于最小二乘核估计的相应解算公式,通过算例试验分析表明,此法对于非线性强度较强的模型,其效果较为明显.     

一种利用物方定位一致性的多光谱卫星影像自动精确配准方法

提出了一种基于物方定位一致性的卫星多光谱影像自动配准方法。首先采用类似于相对定向的方式恢复各波段影像间精确的相对几何成像关系;然后基于同名像元物方定位一致性的约束条件,在无需影像匹配的情况下实现子像素级的多光谱影像自动配准。该方法是一种真正几何意义上的配准,波段间的纠正模型为严密几何成像模型,不仅在理论上具有严密性,而且配准结果与影像质量无关。为了验证本文方法的正确性和可行性,对资源三号卫星的多光谱影像进行了实验。目前该方法已应用于卫星影像预处理软件中。     

利用视线向量修正进行SPOT-5影像高精度立体定位

介绍了SPOT-5卫星影像的严格几何处理模型及视线向量修正的原理,推导了基于视线向量修正的多像光束法平差模型。对SPOT-5影像进行实验,验证了影像系统误差的存在。将视线向量修正法的定位精度与轨道姿态误差直接修正法的定位结果进行对比,结果表明,视线向量修正法仅采用5个控制点就可以获得轨道姿态误差直接修正法采用10个控制点的定位精度。     

GF-4卫星不同成像状态下影像定位误差特性分析

高分四号（GF-4）卫星作为我国高分对地观测系统中一颗高分辨率面阵成像的静止轨道卫星,其在不同成像状态下的影像几何定位精度一直是科研人员和应用部门所关注的。本文以谷歌地球数据为几何参考,通过对比GF-4卫星影像和谷歌地球影像上同名点位置信息,分析了GF-4卫星在凝视、俯仰、滚动成像状态下的影像定位特性。结果表明,单幅影像内部均出现了明显的系统误差,凝视成像过程中同一点位的影像定位误差波动较小,俯仰/滚动姿态影像定位误差与俯仰角/滚动角成正比关系。该结论可为地面数据处理部门和用户在数据校正和应用时提供参考。     

DEM约束的卫星影像定位法

作为"云控制"摄影测量理论和方法的发展,研究了DEM约束的立体卫星影像区域网平差方法。与DEM仅作为高程控制信息使用,或者是通过DEM表面匹配实现绝对定向的间接定位方法不同,DEM作为平高控制信息被直接引入至基于RFM模型的卫星影像区域网平差之中。本文方法将连接点地面高程与DEM格网内插高程之差作为虚拟观测值构建约束方程,不仅利用了DEM高程信息,并且利用了其地形曲面包含的平面信息,以"云控制"方式在区域网平差过程中有效消除卫星影像RPC参数中包含的整体偏移及区域网内部的扭曲变形,实现了无地面控制点条件下卫星影像平面及高程绝对定位精度的大幅提升。使用覆盖山东全境的330景天绘一号立体卫星影像进行试验,分别以AW3D30、ASTER GDEM和SRTM GL3共3种开源DEM作为控制信息,并使用100个外业实测控制点进行精度评测。试验表明,以DEM作为控制可显著提高区域网平差的平面与高程精度,卫星影像绝对定位精度与DEM自身精度有关。当使用AW3D30作为控制时,可以取得与使用100个外业控制点平差同等精度,平面中误差为5.0 m(约1像素),高程中误差为2.9 m。试验结果证明了DEM...     

正规化矩阵正定时半参数估计量的统计性质

利用补偿最小二乘原理构造加权惩罚平方和,得到半参数模型中正规化矩阵正定时参数和半参数的估计量.从偶然误差的统计特征出发,详细讨论这种平差方法得到的参数估值的一些统计性质,并对半参数平差与最小二乘法的参数估计值进行比较.理论分析表明,通过选取合适的平滑参数,半参数平差方法优于最小二乘法.另外从数理统计的角度对平滑参数的选取进行分析,得到平滑参数的取值范围,也给出了平滑参数对模型精度的影响.     

GF-4卫星影像几何定位仿真分析

针对GF-4卫星静止轨道、高时间分辨率、面阵成像的特点,本文通过构建严格成像模型,实现了GF-4卫星影像几何定位仿真模拟。在对初始仿真定位结果进行分析后,建立了几何外检校模型,利用在轨真实成像影像和SRTM DEM对严格成像模型进行外检校处理,同时探讨了仿真控制点分布对相机姿态角常差检校的影响。试验结果表明,经过外检校处理后,构建的仿真模型能够有效模拟GF-4卫星在轨真实影像几何定位误差。     

利用偏置矩阵提高天绘一号卫星影像定位精度

受卫星姿态、位置精度以及传感器安装误差的影响,卫星对地定位会不可避免地产生系统误差。将定位系统误差归结为偏置矩阵,并推导了基于共线方程的表达形式。针对天绘一号高分辨影像进行实验,结果表明,该系列影像利用辅助姿态轨道数据直接定位时,存在不容忽视的系统误差;采用少量地面控制点可以解算偏置矩阵,从而将定位精度提升一个数量级,同时偏置矩阵对一定时间内的其他影像也有纠正作用。     

一种大倾角敏捷成像卫星影像的直接定位方法

发展光学敏捷成像卫星的应用是国际上高分辨率对地观测领域的主要趋势,卫星在轨机动能力的增强使大倾角成像条件下的无控定位问题成为热点。为了获取影像对应的准确物方坐标,该文结合大倾角光学敏捷卫星的成像特点,对卫星俯视、侧视成像以及地面分辨率变化等系统误差源及其变化规律进行定量化推导分析,并在此基础上提出了适合短时间成像的轨道运动模型和参数估计方法,建立了顾及大倾角成像特点的严格几何定位模型,提供了影像无控制点直接定位的处理流程。实验结果证明所提出的方法能够较好地校正大倾角成像的几何偏差,使严密无控定位精度控制在1个像素内的水平。     

利用半参数模型精化GPS绝对定位中残余的系统偏差

为了减弱GPS单点定位中残余的系统偏差对参数估值精度的影响,在误差方程中引入一非参数分量来表示测量中残余的系统误差,即利用半参数模型来精化GPS绝对定位的函数模型。最后利用实测GPS数据检验了此算法的有效性,计算结果表明在一定程度上该算法不仅能够提高参数估值的精度,而且还能提取出平差模型中残余的系统偏差。但因为半参数模型在测量数据处理中的应用才刚刚起步,还有许多问题值得在理论与实践上进行深入的探讨与研究。     

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。     

回归模型误差补偿半参数法中正则矩阵任意时的参数估计

用试验观测数据建立的回归拟合模型不可避免地存在模型误差,将模型误差视为非参数分量列入回归模型的半参数模型是一种重要的回归模型.本文利用补偿最小二乘原理,导出了顾及预测点的半参数回归模型参数及模型误差的估计量,并对估计量进行精度评定,给出了估计量及精度评定的相应公式.在理论分析的基础上,得出了只要正则矩阵R的选取使法方程...     

GF-1卫星WFV影像几何定位稳定性研究

针对GF-1卫星WFV传感器高分辨率与大视场相结合的特点,本文将ZY-3卫星传感器校正产品作为参考,通过分析同名点对的地理信息,对北京地区WFV传感器4台相机影像相对几何定位精度进行长时间序列评价,分析其误差特征。试验结果表明,单景影像均出现了明显的系统几何定位误差,但是不同时相影像的几何定位误差方向并无明显规律。针对该现象本文基于相机成像原理,从理论上证明了仅利用某一时相影像的有理函数模型补偿参数是无法有效消除其他不同时相影像系统误差的。     

高分辨率卫星影像几何精度真实性检验方法

以日本ALOS卫星为例,分析了线阵推扫式卫星影像成像特征,从理论上阐述利用严密成像几何模型建立卫星影像像点与物点之间的成像几何关系,并利用光束法区域网平差技术对影像几何精度进行真实性检验的方法。在实验部分,基于中国嵩山遥感几何定标场的参考数据,对ALOS卫星影像的几何精度进行了验证,获取了它的有控和无控的定位精度,并用解算的外方位元素建立立体模型,检测不同地形生成DEM精度。     

卫星遥感图像严密几何定位的光行差校正

针对光行差几何定位误差研究的不足,该文从光行差原理出发,推导出卫星对地观测中的光行差几何定位偏差计算公式,仿真光行差至少产生17m的几何定位偏差;然后在卫星遥感图像严密几何定位处理中,使用给出的视向量光行偏差角校正模型,实时校正严密几何定位模型中存在的光行差位置偏差,并给出校正模型。实际应用结果表明,该方法能够提高卫星遥感图像的几何定位精度。     

利用距离变换模型进行卫星影像与激光点云精配准

卫星影像可以低成本、高频率地提供地物光谱特性观测信息,而激光点云可以提供精细的几何结构,两类数据的融合可以实现优势互补,进一步提高地物分类和信息提取的精度和自动化程度。实现亚像素级精度的几何配准是实现两类数据融合的前提,提出了一种基于线元素距离变换模型的快速配准方法。该方法以点云为控制源,将点云中的建筑物边缘等典型线元素通过卫星影像的初始有理多项式系数(rational polynomial coefficient, RPC)投影到像方空间,与卫星影像中的线元素进行迭代最近点配准,从而通过RPC参数精校正的方式实现几何配准。采用距离变换模型作为迭代最近点搜索的查找表,提高了运算效率;采用最新的渐进式鲁棒求解策略,能在噪声极多的情况下保证配准的鲁棒性。采用GeoEye-2、高分七号、WorldView-3等卫星影像与激光点云进行了配准实验,并分别通过人工精确量测的外业控制点和作业员内业刺的控制点作为检查,证明所提方法能在3种影像上达到0.4～0.7 m的配准精度,显著优于将点云映射为二维图像然后通过多模态匹配进行配准的策略。     

利用卫星影像进行南极格罗夫山蓝冰变化监测

利用MODIS及Landsat的系列影像数据,监测东南极格罗夫山的蓝冰变化。首先,使用MODIS原始数据进行蓝冰提取与范围统计,总结了蓝冰年度内的变化规律：蓝冰面积在9~12月间有上升趋势,直到第二年的1月中旬至下旬达到面积最大值,2~4月面积重新减小。然后,对Landsat影像使用监督分类结合目视判别的方法提取蓝冰地物。通过蓝冰边缘线的比较,得出蓝冰范围有东移趋势的结论。最后,揭示了短波辐射与气候变化对蓝冰范围变化的影响。     

基于成像几何模型的火星探测器定位研究

对数亿千米之外的火星探测器进行跟踪导航定位,是火星探测的关键技术之一.目前,我国深空网尚未建成,利用中国VLBI网对火星探测器“火星快车”的定位精度仅约0.1as,难以为火星探测器的精密定轨提供数据保障.提出以遥感影像进行火星探测器几何定位的全新技术方法,利用严密传感器成像几何模型,通过地面控制点在物方空间坐标系中的坐...     

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。