高分辨率卫星遥感影像姿态角系统误差检校

简要介绍高分辨率卫星遥感影像的严格几何处理模型,提出较为严密的影像姿态角系统误差检校模型。通过对SPOT-5、CBERS-02B两种卫星遥感影像的试验证实模型的正确性和方法的有效性。对影像姿态角系统误差进行补偿后,可明显提高卫星遥感影像对地目标定位的精度,且优于影像姿态角常差检校的效果,目标点平面定位精度达到了±(2～3)像素的水平。     

资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较

针对弱交会条件下卫星遥感影像区域网平差无法正确求解的问题,本文提出了利用数字高程模型（DEM）作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略。首先,选取带仿射变换项的有理函数模型（RFM）作为卫星影像平面区域网平差的数学模型。其次,在平差过程中更新连接点的地面坐标时仅求解地面点的平面坐标,高程值利用DEM进行内插获得。最后,在布设少量控制点的情况下通过平面区域网平差求解所有参与平差的卫星影像定向参数和连接点的地面平面坐标。利用两个地区的资源三号正视影像的平面区域网平差以及前正后三视影像的立体区域网平差的对比试验表明,对于资源三号卫星影像在1:50000DEM的支持下,平面平差可以达到和立体平差相当平面精度。对于近似垂直正视的资源三号影像,全球1km格网的DEM和90m格网的SRTM可以取代1:50000DEM作为高程控制,平面精度几乎没有损失。最终,试验结果证明了平面区域网平差方法的有效性和可行性。     

高分辨率卫星遥感影像的姿态角常差检校

简要叙述高分辨率卫星遥感影像的严格几何模型,建立影像姿态角常差检校模型。通过对来自SPOT-5, QuickBird两种不同卫星遥感影像的试验,验证影像姿态角常差的存在。利用单个控制点检校出的常差值对角元素进行补偿后,明显提高卫星遥感影像的对地目标定位精度,目标点平面位置可达到4 pixels的精度水平。     

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。     

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...     

高分辨率三线阵卫星遥感影像的区域网平差算法与试验

简述高分辨率遥感卫星影像的几何定位处理过程,分析了区域网平差的必要性。结合线阵传感器的成像特点,对传感器严格几何模型、卫星轨道模型、传感器内方位误差模型进行研究,初步建立了高分辨率遥感卫星的平差数学模型。采用区域网平差方法对内方位元素和外方位元素进行解算,并利用资源三号卫星线阵影像和ALOS PRISM线阵影像进行试验。试验结果表明,对高分辨率遥感卫星线阵传感器进行区域网平差可以有效提高卫星影像的几何定位精度。     

高分辨率光学卫星影像高精度定位技术与实践

卫星影像高精度定位技术的核心是建立一套适合其成像特点的数学模型和解算方法。在分析严密几何成像模型和通用数学成像模型的基础上,提出了无需了解具体卫星平台、传感器结构和检校参数,具有明确几何意义模型参数,可通过RPC参数计算得到的,理论上适用于各种光学卫星影像几何处理的抽象几何成像模型;并介绍了基于该模型的自检校区域网平差及其在卫星影像高精度定位中的实际应用。为了满足区域网平差对连接点数量和分布的要求,探讨了基于SIFT特征点与角特征点相结合的连接点自动提取算法以及获取高精度同名点像点坐标的方法。针对实际应用中卫星影像通常存在明显系统误差的问题,介绍了自检校区域网平差过程中的3种系统误差在轨检校和补偿方法,并通过实际数据验证了综合使用这3种方法对系统误差检校和补偿改正的有效性。为提高卫星影像无控定位精度,研究了在卫星影像区域网平差中使用SRTM作为控制信息以提高平面和高程无控定位精度的技术和方法。实验数据表明,使用SRTM作为控制信息,单景资源三号立体影像的无控定位精度可达平面5.6 m,高程2.4 m。以一个约18.4万km~2的区域为实验区,介绍了多时相多次覆盖大区域资源三号立体卫星影像无控自由网的整体平差,外业精度检查表明,其平面精度为5.42 m,高程精度为2.85 m。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

卫星遥感影像的区域正射纠正

针对大区域卫星影像正射纠正所面临的问题,提出了利用平面平差的方法来求解卫星影像定向参数然后进行区域正射纠正的策略。该方案能够保证大区域卫星影像正射纠正后绝对定位精度以及相邻影像接边处相对定位精度的一致性。通过资源三号测绘卫星正视全色影像的实验表明,仅利用少量平面精度为5m的地面控制点,大区域影像经过平面平差后独立检查点的平面精度优于7m,满足了我国1∶5万地形图的精度要求。此外,利用平面平差后每景影像的定向参数进行区域正射纠正,相邻影像接边处连接点的像方精度优于0.5个像素,达到了几何上无缝镶嵌的程度。     

卫星遥感影像的区域网平差成图精度

从卫星遥感影像区域网平差模型出发,利用卫星影像附带的RPC模型以及像面的3种变换模型建立了卫星遥感影像区域网平差的数学模型.按照所构建的数学模型,对某地区4景IKONOS影像进行直接空间前方交会处理,获得满足1:10万成图精度要求的加密点;利用该4景影像进行无地面控制点的区域网平差处理,获得满足1:2.5万成图精度要求的加密点;利用4角点位置的控制点进行区域网平差,获得满足1:1万的成图精度要求的加密点.试验证实,卫星影像的区域网平差技术在卫星遥感对地目标定位中有较好的应用前景.     

基于有理多项式模型的GF4卫星区域影像平差处理方法及精度验证

分析了我国首颗静止轨道光学遥感卫星高分四号(GF4)特有的区域成像模式的几何特性,基于静止轨道成像基高比较小的几何特性提出一种利用平均高程面的区域网平差方法。该方法针对GF4卫星影像构建了基于有理多项式模型RFM的区域网平差模型,并在无控制条件下,对GF4卫星区域影像进行区域网平差处理,解决了GF4号区域影像由于定轨误差、定姿误差、大气折光以及镜头畸变等因素导致的拼接精度较低的问题。最后,通过两组真实数据试验对本文方法的精度及有效性进行了验证,同时分析了采用不同的误差补偿模型对于平差结果精度的影响。     

Exterior orientation of CBERS-2B imagery using multi-feature control and orbital data

The major contribution of this paper relates to the practical advantages of combining Ground Control Points (GCPs), Ground Control Lines (GCLs) and orbital data to estimate the exterior orientation parameters of images collected by CBERS-2B (China–Brazil Earth Resources Satellite) HRC (High-resolution Camera) and CCD (High-resolution CCD Camera) sensors. Although the CBERS-2B is no longer operational, its images are still being used in Brazil, and the next generations of the CBERS satellite will have sensors with similar technical features, which motivates the study presented in this paper. The mathematical models that relate the object and image spaces are based on collinearity (for points) and coplanarity (for lines) conditions. These models were created in an in-house developed software package called TMS (Triangulation with Multiple Sensors) with multi-feature control (GCPs and GCLs). Experiments on a block of four CBERS-2B HRC images and on one CBERS-2B CCD image were performed using both models. It was observed that the combination of GCPs and GCLs provided better bundle block adjustment results than conventional bundle adjustment using only GCPs. The results also demonstrate the advantages of using primarily orbital data when the number of control entities is reduced.     

缺少控制点的SPOT-5 HRS影像RPC模型区域网平差

提高稀少甚至无地面控制点的区域网平差精度,是实现境外和外业测控困难区域高精度测图的核心问题之一,也是主要的技术难点。为了充分利用高分七号激光测高数据与立体影像同步获取、相对精度较高、高程精度极高的特点,充分发挥足印影像作用,提出了一种激光测高数据辅助的高分七号卫星立体影像区域网平差方法。通过足印影像实现了激光高程控制点在立体影像上的自动量测,利用其极高的高程精度对区域网立体影像进行高程控制,经过联合区域网平差实现区域网影像高程精度提升。通过覆盖不同地形类型的山东测区激光测高数据与立体影像联合平差实验表明,仅使用激光测高数据作为高程控制,实验区高程中误差可由原始7.97 m提高到0.79 m,高程最大误差优于1.5 m,高程精度改善明显。     

A combined image matching method for Chinese optical satellite imagery

Image matching is one of the key technologies for digital Earth. This paper presents a combined image matching method for Chinese satellite images. This method includes the following four steps: (1) a modified Wallis-type filter is proposed to determine parameters adaptively while avoiding over-enhancement; (2) a mismatch detection procedure based on a global-local strategy is introduced to remove outliers generated by the Scale-invariant feature transform algorithm, and geometric orientation with bundle block adjustment is employed to compensate for the systematic errors of the position and attitude observations; (3) we design a novel similarity measure (distance, angle and the Normalized Cross-Correlation similarities, DANCC) which considers geometric similarity and textural similarity; and (4) we introduce a hierarchical matching strategy to refine the matching result level by level. Four typical image pairs acquired from Mapping Satellite-1, ZY-1 02C, ZY-3 and GeoEye-1, respectively, are used for experimental analysis. A comparison with the two current main matching algorithms for satellite imagery confirms that the proposed method is capable of producing reliable and accurate matching results on different terrains from not only Chinese satellite images, but also foreign satellite images.     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及资源三号02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;而后将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

CBERS-02B卫星数据在涪陵区土地利用分类中的应用

为推进国产卫星数据的应用,本文以CBERS-02B卫星的CCD数据和HR数据为数据源,以重庆市涪陵区为实验区,将DEM、NDVI数据作为补充,采用分层分类的方法,对实验区土地利用/土地覆盖现状信息进行提取,分析CBERS-02B数据的特点及在应用中存在的问题。研究结果表明,CBERS-02B数据可满足复杂地区土地利用宏观监测的需要。     

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。