二线阵CCD卫星影像联合激光测距数据光束法平差技术

利用卫星影像进行无地面控制点条件下测制1∶1万比例尺地形图时,在现有技术水平状态下,高程精度难以满足。本文基于二线阵卫星影像成像特点,提出将二线阵影像联合激光测距数据进行光束法平差的理论,建立联合光束法平差的数学模型,并进行模拟试验。试验结果表明利用激光测距数据参与二线阵影像光束法平差,能有效改善航线模型系统变形,并保持较小的上下视差,可满足卫星影像无地面控制点条件下高精度定位要求。     

五、摄影测量与遥感学

CH20020423 卫星摄影三线阵 CCD 影像的 EFP 法空中三角测量(一)/王任享(西安测绘研究所)∥测绘科学.—2001(4).—1～5系统介绍了 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星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     

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。     

POS数据与机载三线阵影像的联合平差

研究了机载三线阵影像与POS位置、姿态同步测量数据联合平差的理论方法;设计了一种描述POS测量误差的数学模型,采用改进的定向片内插模型实现了机载三线阵影像的光束法平差,并利用ADS40影像进行了单航带和区域网平差的实验.结果表明,极少量地面控制点参与平差即可有效提高POS数据的定位精度;在测区3角布设控制点可得到稳定的平差结果,平面和高程精度均优于1.7个像素.高精度的POS数据可有效控制航带模型的旁向倾斜,使得单航带摄影测量作业成为可能.     

小面阵辅助下的天绘一号卫星三线阵影像平差定位方法

提出了一种小面阵辅助下的三线阵卫星影像区域网平差约束方法,该方法以天绘一号卫星三线阵影像严格成像模型为基础,将下视线阵影像的局部区域等效成面阵影像,根据等效面阵影像与小面阵影像上同名像点的坐标差异,增加区域网平差约束方程,实现小面阵影像辅助下的三线阵影像区域网平差处理,完成对等效框幅式平差方法的扩展。利用天绘一号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明,该方法能够以小面阵影像数据为辅助,实现三线阵影像的区域网平差处理和整体定位精度的提升。     

三线阵影像外方位元素平滑方程自适应光束法平差

外方位元素数据是影响光学卫星影像几何定位精度的重要因素,其精度不仅取决于姿态和轨道测定系统的精度,还与卫星平台稳定度紧密相关。在实际卫星工程中,姿态测定系统存在突变现象,导致处理航线中上下视差发生较大变化。本文在全三线交会EFP光束法平差理论基础上,提出在光束法平差中采用外方位元素自适应分段平滑策略及其数学模型。即根据立体影像上下视差差分数据,对立体影像进行自动分段;在此基础上,对不同段的外方位元素平滑方程赋予不同权值,共同参与光束法平差。通过实际卫星影像试验表明,该方法可有效抑制卫星姿态测定系统突变对立体影像无控定位精度的影响,尤其是高程精度改善显著。     

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。     

三线阵CCD影像短航线空中三角测量的模拟实验研究

本文主要介绍了解决三线阵CCD影像短航线空中三角测量问题的自由外方位元素平差方法及相关数学模型,按不同的卫星摄影测量条件,分别用直接前方交会、自由外方位元素平差方法及外方位元素观测值参与平差,进行了数学模拟计算,结论是:采用自由外方位元素平差方法,可以构建精度与直接前方交会相当,但“无y视差”的短航线立体模型。     

LMCCD相机影像摄影测量首次实践

LMCCD相机作为天绘一号卫星的有效载荷,是保证其实现无地面控制点摄影测量精度的关键。本文分别利用LMCCD影像和三线阵CCD影像对天绘一号卫星的相机参数进行了在轨标定计算,并利用各组在轨标定结果对定位精度（重点对高程误差）进行了统计分析。试验结果表明：与单纯的三线阵CCD影像的相比,LMCCD影像在相机参数在轨标定中能有效抵御因卫星姿态变化率导致的光束法平差航线系统变形问题,在天绘一号现有姿态变化率水平条件下,利用LMCCD影像进行相机参数在轨标定可保证天绘一号01星实现无地面控制点摄影测量精度要求。     

航线结构对面阵相机DMC拼接影像自检校模型的影响分析

本文从DMC成像特征分析了引起拼接影像变形的系统误差,然后对带附加参数自检校平差模型进行探讨。利用位于河南的嵩山摄影测量遥感定标与综合实验场获取的不同航高DMC数据,比较了在不同航线结构和控制点条件下对求解拼接影像几何变形参数的影响。实验结果表明,3种航线结构自检校都达到了相同的精度,使用2条平行航带可以取代完整航线结构用于日常检校。     

资源三号卫星三线阵CCD影像自检校光束法平差

本文将自检校光束法区域网平差技术用于资源三号卫星三线阵CCD影像的精确定位处理中。根据传感器成像特点,分析设置了ZY-3 TLC影像坐标系统误差自检校附加参数模型,在将轨道姿态数据转换为外方位元素后,通过合理设置变化模型将其引入光束法平差中,构建了自检校光束法平差模型。利用嵩山实验场地区ZY-3 TLC影像及辅助数据,通过常规和自检校光束法平差,对不同平差模型、不同控制点数量对定位精度的影响进行了实验和评估。结果表明所用ZY-3 TLC影像经常规平差后存在较为明显的系统误差,可以通过设置合适的附加参数利用自检校光束法区域网平差进行有效补偿,显著提高定位精度。     

基于单位四元数的机载三线阵影像光束法平差

为克服欧拉角在空间方位的描述和插值中的局限性,采用单位四元数来描述相机的姿态,推导了四元数描述的共线条件方程。在此基础上,提出了将四元数球面线性插值(Slerp)引入到三线阵影像定向片法平差的思想,通过利用Slerp公式进行相机姿态的匀速插值,建立了基于单位四元数的三线阵影像平差的数学模型并进行了线性化。两套ADS40数据的试验结果表明,在区域四角布设平高控制点的情况下,基于Slerp模型的定向片光束法平差在平面和高程方向均可取得优于1个地面像元(GSD)的定位精度,是三线阵相机检校和空中三角测量较理想的技术手段。     

卫星三线阵CCD影像光束法平差研究

简单回顾了“定向片法”和“EFP法”计算外方位元素的原理 ,指出仅仅利用三线阵CCD影像及地面控制点的空中三角测量 ,不能实现单航线角隅各一个控制点的平差计算模型与实地的相似性 (不计像点观测误差 )。利用EFP法空中三角测量的原理 ,进一步分析了其原因 ,提出了在相邻EFP像片之间增设连接点 ,同时要求在航线首末基线范围内的连接点带地面坐标或连接点在其左、右EFP像片上的坐标之一是其真中心投影坐标。在其控制下 ,平差结果实现了包括基线数B =2在内的单航线平差计算的模型基本与实地相似 ,并列出了在多种情况下利用计算机模拟数据进行平差精度统计的结果。最后就解决连接点真中心投影坐标获取问题 ,对三线阵CCD相机提出了附加要求 ,即在正视CCD线阵右侧附加两个 1 5 0 0像元× 1 5 0 0像元 (或更小 )的CCD面阵的构想方案     

基于简化Slerp模型的三线阵影像定向片法平差

讨论了基于四元数姿态插值方法的三线阵影像定向片平差原理,针对其中球面线性插值公式形式复杂、计算量大的问题,根据定向片的特性提出了一种简化方案,并建立了基于简化球面线性插值公式的定向片法平差模型。ADS40数据的多组实验结果表明,利用四元数球面线性插值公式进行相机姿态的内插,能取得比传统的欧拉角Lagrange多项式内插更优的平差精度;该方案在对定向片法平差的结果不产生不良影响的同时,能显著降低平差模型的复杂度,提高平差运算的速度,是另一种理想的三线阵影像平差方案。     

地心直角坐标系下的航摄光学影像严密定位模型

对地心直角坐标系(Earth-centered Earth-fixed,ECEF)中航空光学影像几何定位模型的应用潜力及难点进行了分析,提出了四元数初始姿态与欧拉补偿偏置角相结合的严密定位模型,避开了单独使用四元数时姿态参数去相关性、高频变化姿态精化模型表达,以及姿态与其他观测值联合平差等方面存在的困难,克服了单独使用欧拉角姿态时可能存在的奇异、多解等不足,能够吸收已有成熟的定位定姿系统(position and orientation system,POS)辅助光束法平差方法,实现了ECEF下航摄光学影像的严密定位。利用航空框幅式影像和三线阵影像进行了实验,证明了模型和方法的可行性。本文模型不受影像地理覆盖范围的限制,能为ECEF中包含航空光学影像在内的多源遥感数据的联合处理提供参考。     

资源三号全国无控制整体区域网平差关键技术及应用

介绍了资源三号卫星三线阵立体像对全国无控制整体区域网平差的关键技术及应用,主要包括高精度稳态重成像处理技术、基于虚拟控制点的平差模型构建技术、粗差（包括几何精度异常影像、误匹配点）的探测与剔除技术以及超大规模平差方程的高效解算方法。在此基础上,对覆盖全国的8 802个资源三号三线阵立体像对（共26 406景影像）在无控制条件下整体一张网的平差结果及精度验证情况进行分析。实验结果表明,该方法不但可以保证区域网整体的绝对无偏估计,还可以有效控制区域网内部几何误差的传递与累积,从而避免网的变形,以保证网内几何精度的一致性与均匀性。此外,还列出了本技术在全球测图工程中德国试验区的示范应用情况。     

用多项式预处理的独立模型法区域网平差程序DM-PG

DM-PG程序是用ALGOL语言结合代码体编成的DJS-6计算机独立模型法区域网平差程序。该程序的数学模型具有如下几个特点：——区域网整体平差采用平—高分求迭代计算。在计算网的高程参数时，利用了已解出的平面参数计算自由项的改正数。提高了高程误差方程式的精度，加快了迭代的趋近过程。在线性观测方程式中包含模型方位参数和待求点坐标参数两类未知数。为了在整体平差时减少一次解算的参数个数，往往先把待求点的坐标参数从方程中消除，而代之以相同数量的新的误差方程式。若对模型点的观测方程采用等权时，发现可以减少一个误差方程式，从而减少了误差方程式法化的时间。——由于非独立累积性系统误差在航线网中的累积服从二次多项式规律，而同类型的偶然误差在航线网中的累积则远小于系统误差的累积。因此用二次多项式对区域内的各航线进行预处理有助于减小模型由系统误差产生的变形，从而提高整体平差后的坐标精度。——区域网整体平差采用循环分块消去法。为了得到最小带宽的法方程矩阵，在平差前按垂直于航线的方向重新排列单元模型，用内存贮中可能提供的容量进行分块，减少了内外存交换数据时的时间损失。实验证明，多项式高程预平差能改善单元模型的变形，并提高区域网高程精度10—30％。这种     

月球卫星三线阵CCD影像EFP光束法空中三角测量

本文对月球卫星摄影三线阵CCD影像的EFP(等效框幅相片)光束法空中三角测量作两种处理:一是与现行摄影测量常用的将平差转到切面坐标系进行,二是在摄影测量坐标系内,长航线自由网EFP光束法平差利用三线CCD推扫特点,在EFP平差中增加对前、后视影像的相机主距的附加改正项,用以补偿由于球面曲率产生的前、后视影像比例尺的差异,平差得到的是平面基准的地面坐标及外方位元素的平差值。前者计算,数学上严格,但长航线要适当分段为切面处理;后者计算数学上有近似性,可方便地用于估算卫星姿态变化率,或作地面模型的几何反演等实验研究。利用嫦娥一号获取的第一条航线,并给出相应的结果。     

POS支持的机载三线阵CCD影像立体定位技术

以我国自行研制的机载三线阵CCD相机为例,对基于POS的三线阵影像定位的成像模型、内方位的几何标定、外方位元素的解算以及直接定位和区域网平差方法进行了理论与实验研究.实验结果表明,利用GPS/IMU数据与摄影测量观测值进行联合平差,可以有效地克服相机内、外方位元素的系统误差,提高定位精度.     

多相机数码影像光束法解算及精度分析

光束法算法通常用于解决同一相机影像的平差解算问题,文中探讨多相机数码影像的光束法解算方法,理论研究与实验分析相结合,研究建立多相机影像光束法的平差模型,并在相同条件下与单相机光束法解算结果相比较。结果表明,多相机数码影像光束法严密平差可解,且分别在不同的控制条件下与单相机光束法解算精度相当。