POS辅助机载三线阵影像自检校光束法平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理中,分析并建立POS数据的引入模型、两种模式的自检校附加参数模型以及自检校光束法区域网联合平差模型。采用试验场ADS40数据进行不同地面控制点配置的常规和自检校光束法区域网平差试验。结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

机载三线阵CCD影像自检校光束法区域网平差

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载三线阵CCD传感器ADS40影像的几何定位处理,分析了机载三线阵CCD传感器成像的误差特性,建立了相适有效的自检校附加参数模型,以及3种形式的外方位元素变化模型和自检校光束法区域网平差模型。实验结果表明,自检校光束法区域网平差能够有效补偿ADS40影像存在的系统误差,显著提高定位精度。     

在光束法区域网平差中正交附加参数组的建立及各类系统误差对平差结果的影响

本文介绍在自检校光束法区域网平差中建立正交附加参数组的方法,并分析 Ebner 附加参数组所代表的各类系统误差对平差结果的影响。这对于认识系统误差的作用规律、了解自检校平差补偿系统误差的效果、分析附加参数与其它未知数可能产生的强相关、合理地选择附加参数以及如何合理布设地面控制点均有一定的参考价值。     

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。     

定向片用于天绘一号卫星三线阵影像自检校光束法平差

针对天绘一号卫星三线阵传感器,利用定向片模型描述其外方位元素变化特征;同时综合线阵CCD和相机系统误差等影响,构建自检校参数模型。利用两景真实数据进行自检校光束法平差实验。结果表明,合适的定向片间隔选取和自检校参数建模能够有效提升目标定位精度。     

基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差算法运行结果对比

像点偏移是影响光束法区域网平差结果精度的主要因素之一。克服平差过程中像点偏移的影响,以提高区域网平差精度,一直受到业界高度重视。当前,克服像点偏移的常规做法是借助特定的参数模型对其进行描述,构建基于附加参数模型的自检校光束法区域网平差模型,在区域网平差的同时求解引入的参数,进而实现对系统误差的补偿。Bauer模型、Ebner模型、Brown模型、光学畸变模型是现有算法中描述像点偏移的常用模型。为了对上述4种模型的系统误差进行验证,本文首先在经典的光束法区域网平差模型基础上分别设计了与4种模型相对应的自检校光束法区域网平差模型,并予以编程实现;然后通过实例对上述4种模型的算法运行结果进行了验证、比较及分析。试验结果表明,Ebner模型和Brown模型的引入可有效提高光束法区域网平差的精度;Bauer模型的引入对小型区域网平差精度的提升更加有效;光学畸变模型的引入对区域网平差结果的精度提升作用相对较小。     

附加参数的可靠性研究

为了补偿观测数据中可能的系统误差，必须利用若干合适的附加参数来进行自检校平差。这些附加参数不仅应当很好的描述实际的系统误差，而且应当有好的可靠性。利用巴尔达的可靠性理论，本文研究了附加参数的内外部可靠性，即可测定性和灵敏度，计算了自检校光束法区域网平差在不同的几何条件下的可测定性和灵敏度数值。结果表明，目前采用的显著性和可测定性检验测度对于正确地选择附加参数是不充分的。只有附加参数的灵敏度，它才是选择附加参数的一个最重要、最有效的测度。     

基于自检校的机载线阵CCD传感器几何标定

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载线阵CCD传感器几何标定中,以ADS40为对象,分析集成传感器成像几何关系,引入GPS观测值数学模型和IMU视轴偏心角模型,建立用于标定的自检校光束法区域网平差模型;在深入分析机载三线阵CCD传感器成像误差特性的基础上,建立有效的相机标定参数模型;并采用检校场ADS40数据进行了标定试验,结果表明几何标定方法可行有效,可显著提高测量精度和可靠性。     

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。     

优化部分有理多项式系数的卫星影像精确定位

针对目前在补偿卫星影像RPC模型对地定位的系统误差时所广泛采用的像方补偿方法存在需要引入附加参数、无法从实质上消除RPC参数中系统误差的不足,该文提出了一种利用少量地面控制点直接对部分RPC参数进行优化来补偿定位的系统误差的方法,并将该方法进一步运用到基于RPC模型的区域网平差中。以武汉地区和法国Sainte-Maxime地区的ZY-3卫星影像为实验对象,在空间前方交会和区域网平差实验中将本文方法与像方补偿方法做了充分对比。实验结果表明,该方法可达到不低于像方补偿方法的理想定位精度。同时,与像方补偿方法相比,该方法不需引入附加补偿参数,优化后RPC模型形式统一,更加便于后续的计算和处理,可以实现真正意义上的基于RPC模型的卫星遥感影像精确定位。     

地面几何标定的定向片自检校光束法区域网平差模型

针对航天线阵传感器,综合镜头光学畸变影响、像元尺寸与焦距的变化影响以及镜头的旋转作用,构建8标定参数的内方位自检校模型;利用定向片内插模型,描述影像的外方位元素变化;建立自检校光束法区域网平差模型,在对模型进行线性化的过程中,引入待标定的定向片外方位元素;利用SPOT5模拟数据对平差模型进行实验验证,结果表明,平差模型能够联合标定内方位自检校参数与外方位元素,标定结果准确。     

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。     

顾及子影像拼接参数的自检校模型

针对利用多个面阵CCD组合形成较大像幅的大面阵数字航摄相机,提出将子影像拼接参数引入到共线方程中,形成顾及子影像拼接误差的自检校成像模型,并给出利用该模型进行光束法区域网自检校空三数据平差处理,整体得到稳定可靠的子影像拼接参数估值解的算法流程。对一款国产数字航摄大面阵复合相机进行了子影像几何拼接定位试验,效果良好。     

一种无需控制信息的智能手机自检校方法

传统的相机检校方法受限于高精度的三维检校场或已知空间结构的检校模板,针对这个问题,在分析智能手机成像特征的基础上,提出一种无需控制信息的相机检校方法。该方法主要包括两个步骤:首先按3×3模式采集影像数据,选取基准影像,分别与其他影像进行相对定向以构建单元模型,通过比例系数进行模型连接后建立自由网模型,将所有摄站点、物方点坐标纳入到统一的基准影像坐标系中;然后以选择的基准影像为参考,并考虑附加参数模型,进行自检校光束法自由网平差,解算其余影像相对于基准影像的方位元素以及附加参数,从而完成相机的检校。实验结果表明,该检校方法是有效的,可显著提高测量的精度。     

POS辅助光束法区域网平差

介绍POS数据与摄影测量观测值联合平差的基本原理,推导了平差基础误差方程,并利用自行研制的POS辅助光束法区域网平差系统WuCAPS对摄自两个平坦地区的1:2 500和1:60 000比例尺两种航摄影像进行了试验.结果表明,利用POS系统测定的未检校与经检校场检校后的影像定向参数辅助光束法区域网平差的结果基本是一致的.此时,仅需在区域四角各布设1个平高地面控制点就能满足航空摄影测量加密的精度要求,这不但减少摄影测量加密野外像片控制点的联测工作量,而且避免了使用POS系统时必须设置专门检校场的繁琐检校,可以明显提高航空摄影效率,节省POS使用成本,有利于POS系统的大规模推广应用.     

基于已知定向参数影像的光束法区域网平差

从自检校光束法区域网平差模型出发,建立了利用同一地区已知定向参数的影像解求新获取影像外方位元素并进行目标定位的数学模型。以此为基础,对来自某地区相隔两年的三期不同摄影比例尺航空影像两两组合地进行联合光束法区域网平差。结果表明,当两期影像比例尺相近时,所解求的新影像外方位元素和加密点坐标精度基本达到常规光束法区域网平差的精度;当两期影像比例尺不同时,利用已知定向参数的大比例尺影像解求出的小比例尺影像的外方位元素和加密点坐标可满足现行规范精度要求,利用已知定向参数的小比例尺影像去解求大比例尺影像的外方位元素和加密点坐标精度明显下降且不可用。本文的研究证实,就同一地区的多时相航摄影像而言,利用已知定向参数的影像进行新影像的定向方法是可行的。     

基于定向片模型的SPOT-5遥感影像自检校光束法平差

本文通过建立内方位自检校模型,利用定向片模型对外方位元素进行内插建模,建立了基于定向片模型的自检校光束法平差,研究不同控制点数量和不同定向片间隔对定位精度的影响,并利用河南嵩山地区SPOT-5遥感影像数据对模型进行了实验验证和分析,结果表明,平面精度可以达到10.06m,高程精度可以达到8.84m.     

模型法自检校区域平差

已经证明带有附加参数的自检校区域平差，对于消除和补偿系统误差对区域平差结果的影响，是很有效的。本文根据模型变形的形成过程导出模型法区域平差的附加参数，并提出只在常规区域平差基础上，增加计算加边子矩阵的程序设计方法。试验表明，本文提出的附加参数形式是有效的。同常规区域平差比较，机器时间增加很少。但是，用于实际作业仍需作进一步和更广泛的试验。     

非量测型数码相机检校及量测精度分析

结合能够准确刻画相机物理特性的系统误差模型——Australis像差模型,对共线方程进行了改化。基于摄影测量光束法区域网平差理论,设计了相机检校的技术流程,利用自行开发的检校软件对普通数码相机进行了相机自检校处理及精度分析。试验结果表明,利用文中的相机检校处理流程和方法,可对常规普通数码相机进行可靠的、高精度的标定,以满足近景、低空摄影测量的精度要求。     

论自检校区域网平差中的信噪比

在解析空中三角测量平差中，利用附加参数的自检校平差已成为当代最有效的一种平差方法。从本质上讲，自检校平差乃是从观测值的误差（假设已排除粗差）中排除噪音（即偶然误差）的干扰而分辨出信号（即系统误差）来，因此观测值中的信噪比应当是决定自检校平差效果的内在因素。本文利用一组不同信噪比的模拟数据进行自检校光束法平差的试验研究，导出了自检校平差的效果与信噪比的关系，并得出结论：在一般情况下附加参数不应作为自由未知数而应视为带权观测值，并由信噪比来合理地决定它的权。这样就可避免噪音干扰产生的过度参数化，从而保证得到稳定、可靠的平差结果。最后推荐一种概求附加参数权的方法。在附录中给出了验后补偿法在不同信噪比下的效果。