天绘一号卫星无地面控制点摄影测量关键技术及其发展历程

本文介绍了天绘一号卫星立项前的预先研究和试验工作、摄影测量研究历程框架以及关键的学术思想。EFP多功能光束法平差结果表明:无地面控制点目标定位精度达到工程技术指标,并与美国SRTM相对精度相当。此外,笔者还简要地介绍了国外主要传输型卫星无地面控制点摄影测量历程。     

天绘一号无地面控制点摄影测量

介绍天绘一号卫星无地面控制点条件下摄影测量过程中关键技术,包括相机在轨标定、等效框幅像片(EFP)多功能光束法平差、角元素低频误差补偿以及偏流角效应的处理等,并给出了由生产单位提供的利用EFP多功能光束法平差软件的处理成果。大量处理结果表明,无地面控制点目标定位精度达到工程技术指标,精度达到美国SRTM水平。此外,文中还列出了有控制点目标定位的若干成果。     

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。     

无地面控制GPS辅助光束法区域网平差

介绍了在WGS84坐标系中进行GPS辅助光束法区域网平差的基本原理以及利用大地水准面拟合方法实施大地高与正常高的变换方法。利用新疆库尔勒地区1:25000和1:50000实际航摄资料验证了理论与程序实现的正确性。试验结果表明,无地面控制GPS辅助光束法区域网平差可用于中小比例尺测图的加密,在WGS84坐标系中可以获得较高的点定位精度,而在国家80坐标系下,利用大地水准面拟合前后的GPS摄站坐标进行GPS辅助光束法区域网平差,加密精度没有明显差异。     

利用卫星三线阵CCD影像进行光束法平差的数字模拟实验研究

简要地叙述了利用三线阵ＣＣＤ影像生成用于光束法空中三角的等效框幅像点坐标的方法,并构成所谓“等效框幅像片”。从卫星摄影测量特点出发,光束法平差的数学模型除了经典的线性化共线方程外,还引用了外方位元素连续条件。以数字模拟的方法给出了几种不同情况下光束法航线平差的结果,进而对中分辨率卫星三线阵ＣＣＤ影像测制等高距为２０ｍ的地形图问题作了简要分析。     

天绘一号卫星影像自检校光束法区域网平差

针对卫星发射过程中产生的像点坐标偏差导致对地定位精度低下的问题,该文以国产高分辨率卫星天绘一号三线阵影像为例,构建了内方位自检校参数模型和不同的外方位内插模型,建立了多传感器自检校光束法区域网平差模型。利用一景三线阵数据进行实验,结果表明,相同控制方案下,定向片模型自检校方案优于其他外方位模型自检校方案;控制点数量为5、定向片数量为4时,整体平差精度最高,检查点定位精度可以达到平面7.28m和高程4.02m。     

efp全三线交会光束法平差

短于两条基线的三线阵影像平差由于该平差系统几何条件较差不可能有严格的数学解 本文提出基于等效框幅像片简称efp的全航线三线交会光束法平差 该平差方法采用特殊措施即将平差分为两个步骤 创造各种条件使法方程有解但并不顾及平差航线模型可能有较大的系统变形 将含有较大系统变形的航线模型数据与只含有较大偶然误差的航线模型初始值进行比较从中提取航线模型系统值并加以改正 最后通过模拟数据和实际影像数据进行试验取得了较好的结果.     

ICESat激光高程点辅助的天绘一号卫星影像立体区域网平差

无地面控制点（简称无控）区域网平差是实现卫星影像无控测图的一项重要技术,对于境外和外业测控困难区域的测图具有重要意义。然而,无控区域网平差的定位精度一般难以满足对应比例尺测图规范要求。利用公开、可稳定获取的公众地理信息数据辅助区域网平差,是提高卫星影像无控定位精度的有效途径,其中ICESat激光高程点便是一种良好的高程控制数据。为了提高天绘一号卫星影像无控定位精度,本文提出ICESat激光高程点辅助的卫星影像模型法立体区域网平差方法。首先,以30 m分辨率SRTM估算的地形坡度作为限制条件,结合激光高程点自身质量评价信息,自动提取高质量ICESat激光高程点;其次,利用自动匹配的连接点进行模型法自由网平差,实现卫星影像几何定位精度的相对一致性（内部一致性）;最后,将激光高程点自动量测至卫星影像作为控制点,其平面坐标根据自由网平差结果前方交会计算而得,高程坐标取自激光点高程,再次进行区域网平差精化定向参数,提高卫星影像的绝对高程精度。最后本文利用山东全省的天绘一号卫星影像进行试验,验证了本文方法的有效性和可行性。     

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。     

“天绘一号”卫星三线阵影像条带式区域网平差

针对框幅式影像传统的空中三角测量算法不适用于三线阵影像, 因此必须设计相应的数学模型。三线阵推扫式传感器在成像时, 不同扫描线对应的摄影中心位置和姿态都不一样, 空中三角测量解算时, 外方位元素个数大于观测值个数, 理论上无法解算每一条扫描线的方位元素, 因此需要采用合适的数学模型模拟卫星轨道。目前常用的有3种轨道模型:线性多项式模型, 分段多项式模型和定向片模型。本文利用“天绘一号”卫星的真实数据, 在WGS-84坐标系统下进行3种模型的平差对比试验, 同时采用不同的控制点布设方案, 分析各模型在不同控制点布设方案下所能达到的精度水平。     

基于PPP的无地面控制GPS辅助空中三角测量研究

介绍在无地面控制的情况下,采用将精密单点定位技术获取的摄站点坐标作为控制点进行光束法区域网平差的方法。并在SWDC数码航测系统支持下,结合桂林地区的航摄资料进行相关试验,试验结果表明,无地面控制的GPS辅助空中三角测量可以满足中小比例尺成图的加密要求。     

无地面控制点卫星摄影测量探讨

为解决无地面控制点的卫星摄影测量(简称无控定位)这一国际难题,对国外具有代表性的几个"全球连续覆盖模式"光学摄影测量卫星的主要技术参数特征以及无控摄影测量模式、技术措施等方面进行了系统归纳,尽管各系统在无控定位上作了种种努力,但与美国1∶50 000比例尺制图标准(水平位置误差12m,垂直高程误差6m)相比,都存在一定距离,该文认为其不足的关键在于对星敏感器测姿误差的处理上。该文还特别介绍了天绘一号卫星工程达到这一标准的主要学术与技术措施,并列举了国内外检查点检测精度一致性的实例。     

“天绘一号”卫星地面应用系统设计与实现

介绍了“天绘一号”卫星地面应用系统在中国航天测绘装备建设中的地位和作用, 重点介绍了“天绘一号”卫星地面应用系统的功能、组成、工作流程和产品设计, 以及系统的技术特点、实际运行情况以及测绘能力, 展示了数据处理成果, 为了解天绘卫星工程建设情况, 提供基本参考。     

“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。     

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。