资源三号02星激光测高误差分析与指向角粗标定

2016年5月30日,中国成功发射了民用三线阵立体测图卫星资源三号02星,该卫星搭载了中国第一个用于对地观测的激光测高试验性载荷。资源三号02星在轨运行以来获取了多轨测高数据,为保证其测高数据的有效应用,需分析影响测高精度的各项误差来源,并通过一定的方法予以消除或减弱。首先根据卫星激光测高严密几何模型分析资源三号02星激光测高的各项误差来源,分析表明激光指向角对激光测高精度的影响相对较大;构建通过已有大范围地形数据进行激光指向角粗标定的数学模型,并利用已有公开地形数据（AW3D30 DSM）对激光指向角进行粗标定,从而提高激光足印定位精度。实验结果表明,利用已有地形数据对指向角进行粗标定后,能将激光测高精度从几十米提高到3 m以内,验证了卫星激光测高误差分析的合理性和利用已有地形数据修正激光指向角的数学模型的有效性,为消除卫星激光测高粗差提供了参考,能为星载激光测高外场在轨检校工作提供支撑。     

星载激光光斑影像特征参数提取与分析

激光指向、足印大小和形状、能量等参数的精确提取是评估星载激光测高数据质量的重要指标.然而,对这些参数的研究和理解目前还不明确,为准确提取和理解这些参数,本文依托ICESat/GLAS的激光剖面阵列(LPA)影像数据,采用激光能量最大强度的1/e2弱化背景噪声影响,利用灰度加权一阶矩阵法和椭圆拟合法提取LPA影像的5个特...     

资源三号02星激光测高数据质量分析

近几年来,中国的对地观测卫星激光测高技术发展较快,资源三号02星上搭载了国内首台对地观测的卫星激光测高试验载荷,在后续的高分七号、陆地生态系统碳监测卫星上均装备业务化应用的激光测高仪,开展国产对地观测卫星激光测高数据质量分析研究非常必要,能有效填补国内空白并推动相关技术发展。本文对资源三号02星载荷的激光测高数据进行了严密几何处理,重点从夜间观测、卫星小角度侧摆、海面区域等不同条件下的数据质量进行了分析,对数据的平均可用率进行了统计分析。试验表明,资源三号02星激光测高仪能获得约30%有效测高数据,在夜间数据有效利用率略有提高,在大型水面也能获得有效数据,经后处理后在平坦地区验证的绝对高程精度优于1.0 m,部分点高程精度优于0.5 m,硬件本身的测距精度和卫星姿态测量误差是主要的误差源。相关结论对于后续国产卫星激光测高载荷的研制以及数据后处理和应用具有参考价值。     

InSAR技术高植被覆盖区DEM重建及精度分析

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是大区域数字高程模型数据获取的重要手段之一,本文介绍了In-SAR技术在高植被覆盖区DEM重建的技术原理及流程,阐述了干涉相位点与实测目标点映射关系,通过实验获取柬埔寨某公路项目全程的DEM,辅助融合GLAS星载激光测高数据与实测GNSS数据进行比较、分析,验证了方法的高效性与正确性。     

利用时变潮时差进行水位改正

针对目前实施时差法水位改正时使用的潮时差未考虑时变现象的影响以及利用潮时差确定水位观测时段选择混乱等问题,提出利用逐时滑动时段确定潮时差以进行水位改正的方法,分析了潮时差时变现象的原因及潮时差逐时滑动时段与逐日独立时段确定结果的差异,推导了时差法水位改正的误差公式。以某海域验潮站为例,进行了水位改正的数据实验,比较了逐时滑动时段与逐日独立时段确定的潮时差的水位改正效果。实验结果表明,利用逐时滑动确定的潮时差进行水位改正,在理论与精度方面均对目前使用的时差法有所完善与提高,尤其在潮差差异较大的海域,改进效果更加显著。     

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。     

激光跟踪仪并动态测量数据粗差探测技术分析研究

激光跟踪仪在进行动态测量时具有测量范围大、精度高、采样频率高等优点,在工业大尺寸动态位姿测量领域具有广泛的应用前景.激光跟踪仪动态测量采用空间球坐标系测量原理,三维坐标测量值缺乏检核条件,虽然测量精度高但受环境等因素影响易产生粗差,且测量系统缺少发现粗差的条件.针对这一问题,本文将小波分析技术应用于激光跟踪仪动态测量数据处理,从时域和频域的综合角度分析数据中的粗差,建立了基于小波分析的激光跟踪仪动态测量数据粗差探测模型.通过对实验测量数据的分析表明,小波分析模型能够准确地探测激光跟踪仪动态测量数据中的粗差.     

资源三号02星激光测高精度分析与验证

资源三号02星搭载了我国首台对地观测的卫星激光测高试验性载荷,对该载荷的精度进行了理论分析,并采用多个区域进行了实际精度验证,同时对其在航天测绘中的应用进行了试验。资源三号02星激光测高仪在平坦地区(坡度≤2°)的理论高程精度为0.85m、平面精度14.2m。试验表明,资源三号02星激光测高仪获得的有效测高数据约占23.89%,检校场区域其高程精度为0.89m,平面精度为14.76m;华北地区高精度DSM地形数据验证其高程精度为1.09m,内陆渤海海面上的激光高程精度为0.47m。将激光足印点作为高程控制点时,在陕西渭南试验区能将资源三号02星立体影像无地面控制的高程精度从11.54m提高到1.90m。虽然资源三号02星激光测高仪为试验性载荷,但试验结果证实国产卫星激光测高数据能有效提高立体影像无地面控制的高程精度,在全球测图工程中具有推广应用价值,建议后续立体测图卫星搭载业务化应用的激光测高仪。     

北斗系统时差定位报告选星方法研究

北斗卫星导航系统提供的无线电测定服务解决了"何人、何时、何处"的相关问题,实现了定位报告和态势共享,是北斗系统与其他全球卫星导航系统竞争的一个优势。利用北斗系统的无线电导航服务,可以使无线电测定服务摆脱对高程库的依赖,提高定位精度。研究了北斗系统时差定位报告的原理及形成时差的中圆地球轨道卫星的选星方法。模拟分析了北斗系统时差定位报告位置精度衰减因子随用户及北斗系统中圆地球轨道卫星位置变化的情况,得出如下结论:位置精度衰减因子主要受中圆地球轨道卫星纬度影响,中圆地球轨道卫星位于70°~80°N时,位置精度衰减因子最小;北斗系统时差定位报告选星时,在符合观测条件下,应选择纬度较大的中圆地球轨道卫星。为实现快速选星,推导了粗略估计卫星纬度的方法,仅利用5个卫星轨道参数实现快速计算卫星的粗略纬度。     

基于激光点云技术的山区工程测绘信息提取

由于山区工程测绘信息提取的过程中没有对原始山区激光数据进行清洗处理,导致测绘信息提取效果较差,为此,本文提出基于激光点云技术的山区工程测绘信息提取方法。使用不规则三角渐进加密滤波方法确定地面点,采集山区工程激光数据,根据各点之间的距离,确定点云数据存在的合理性,对原始山区激光数据进行清洗处理,剔除异常数据,并将二维数据转化为三维数据,根据数据转化结果,计算山区结构参数,将其与点云数据融合,完成山区工程测绘信息提取。至此,基于激光点云技术的山区工程测绘信息提取方法设计完成。构建实验环节,实验结果证实,此方法信息提取安全性较高,工作量较少,且可有效提升测绘信息提取结果的可靠性。