绕月探测工程三线阵CCD影像DEM与正射影像生成技术

本文对绕月探测工程CCD立体相机获取的三线阵影像DEM与正射影像生成技术进行了研究,介绍了DEM与正射影像生成的主要算法模型和技术流程,并采用模拟数据和真实数据进行了实验验证。     

嫦娥一号三线阵CCD数据摄影测量处理及全月球数字地形图

CCD立体相机是搭载在嫦娥一号探测器上的主要载荷之一,用于获取空间分辨率为120m的前视、正视与后视3个不同视角的月表三线阵遥感影像数据。嫦娥一号共获取1000多轨图像数据,本文筛选其中的628轨影像制作了全月地形数据。采用SIFT特征匹配和最小二乘匹配结合的方法有效解决了月面纹理匮乏、低反照率、低对比度月球影像匹配的技术难题,匹配精度约0.3个像素;采用独立模型区域网平差法解决了CE-1三线阵影像的测区平差、全月球平差、无控制点月面定位等一系列关键技术问题。在此基础上,制作了全月球数字地形图,平面位置精度和高程精度分别为192m(1σ)和120m(1σ)。地形图地形细节表达层次分明、清晰可辨,能清晰分辨出撞击坑底部、撞击坑或山脉侧壁、月海平面等月面地形特征的详细细节。通过比较,全月球数字地形图数据在数据覆盖和完整性、平面位置精度、高程精度、空间分辨率等方面均明显好于国际现有全月球数字地形数据。     

“嫦娥一号”卫星摄影测量综述

本文介绍了在“嫦娥一号”月球探测工程中,为实现对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图的科学目标,西安测绘研究所的科研人员所做的科学研究工作,阐述了“嫦娥一号”工程涉及到的摄影测量理论、技术和方法,展示了“嫦娥一号”卫星的摄影测量研究成果和月球影像的数据处理结果,提出了深入进行月球探测的建议,为读者了解我国探月卫星的摄影测量现状,提供基本参考。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥-号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

基于RPC近似核线约束的CE-1影像匹配方法

"嫦娥一号"(简称CE-1)是中国自主研制并发射的首个月球探测器,卫星搭载的传感器是一个三线阵CCD立体相机,其主要科学目标是获取月球表面三维影像。根据三线阵影像以及月面影像的特点,为了能够得到密集度较高且分布均匀的同名点对,采用了一种基于RPC近似核线约束的影像匹配方法,结果表明基于核线约束的影像匹配方法较之传统二维影像匹配总体耗时短且具有较高的精度与可靠性。     

CE-1立体相机与激光高度计数据联合平差

CE-1三线阵立体相机和激光高度计主要用于获取月球形貌信息.CE-1沿轨运动过程中,可同时获取高分辨率的三线阵扫描影像和高精度的激光测高数据.在分析立体影像与激光高度计数据不一致性的基础上,为提高定位精度,将激光测距数据引入三线阵立体影像光束法平差处理.本文提出一种改进的外定向参数模型,采用3阶Lagrange多项式模型(LPM)建立外定向线元素内插模型,采用四元数球面线性内插建立外定向角元素模型,并根据改进模型建立激光高度计数据与影像数据的联合平差数学模型.试验表明,本文立体相机和激光高度计数据联合平差模型是有效的.     

月球摄影测量仿真技术

本文针对我国绕月探测工程立体测绘的科学目标,提出了月球摄影测量仿真的基本思想,介绍了月球三线阵影像仿真、控制定位、DEM制作、正射影像制作等基本方法和数学模型;并利用APOLLO月球影像数据,进行了模拟实验,验证了仿真方法的正确性。     

深空探测器射电跟踪数据应用研究

嫦娥探月工程"绕、落、回"三步走圆满收官,收集到大量独有的射电跟踪数据,极大地推动了中国射电跟踪数据应用方面的研究.重力场恢复是射电跟踪数据最直接的科学应用,是研究天体内部结构的重要手段,因此发掘嫦娥数据在月球重力场解算方面的贡献尤为紧迫.近年来,中国深空探测逐渐从月球向太阳系纵深发展,一方面正在实施火星探测任务,另一...     

导航地理数据更新与实景影像获取集成系统研究

从导航产业的关键技术分析入手,论述了导航地理数据在导航技术中的作用.在对导航地理数据采集、更新与实景影像数据获取技术的分析基础上,提出基于移动测量技术的导航地理数据采集、更新与实景影像数据获取的新技术途径.对导航地理数据与实景影像数据获取的内、外业流程和关键技术进行了论述,最后对移动测量技术在导航产业中的应用前景进行了展望.主要研究内容包括GPS接收机、CCD相机、计算机及移动车辆等设备集成一体化,外业采集系统开发及内业数据处理系统开发等.     

利用多探测任务数据建立新一代月球全球控制网的方案与关键技术

目前广泛应用的月球统一控制网2005（Unified Lunar Control Network 2005,ULCN2005）是由1994年的克莱门汀（Clementine）影像和之前的遥感数据联合平差构建的。提出利用21世纪获取的分辨率更高、精度更好的多探测任务数据,建立新一代月球控制网的方案与关键技术。该方案基于全球覆盖的月球遥感影像与激光高度计数据的联合平差,同时利用在月球轨道侦察器窄角相机影像上能高精度定位的绝对定位精度在厘米级的5个激光棱角反射标志点作为绝对控制。此外,还通过新的无线电测量方法对嫦娥三号着陆器进行高精度定位,将其定位结果也作为一个新的绝对控制数据。新一代控制网构建的重点有高精度的轨道器严密及通用成像几何模型的构建、多任务多模态数据间的多尺度特征提取与匹配、最优化多重覆盖影像的选择、全月球整体平差等。基于新的数据和技术,新一代月球控制网的精度和点的密度有望远超ULCN2005。     

月球航天探测和月球测绘

对月球航天探测的主要情况作了回顾,概要介绍月球地形测绘和月球大地测量.首先介绍月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法.月球大地测量的特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取.月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场.最后概述月球地形测绘的特点.     

CE-1立体相机影像与激光高度计数据不一致性分析

直接利用CE－1激光高度计测高数据制作月球表面模型,分辨率、精度都较低。利用激光测高数据改善三线阵CCD数据立体定位精度是一种有效方法。通过计算立体影像外定向参数、激光脚印（footprint）月固坐标,基于物方空间到像方空间的快速反投影算法,分析研究立体影像与激光高度计数据不一致性,目的是为后续CE－1探月三线阵影像数据与激光测高数据联合平差处理提供相对基准控制。通过不一致性分析试验,得到一些有益的结论,这些分析结果有望在下一步联合平差处理中获得应用。     

月球探测与研究进展

从月球物质成分探测、内部结构探测和月球起源与演化3个方面对月球探测与研究的成果进行了全面总结,对月球探测与研究中存在的问题以及发展方向进行了初步分析。在物质成分探测方面,放射性探测与遥感探测技术充分结合及综合应用将深化对月球物质成分的认识,是重要的发展方向;在内部结构探测方面,综合各种月球物理探测技术是重要的发展方向,获取更全面的月震数据是研究月球内部圈层结构的关键;在月球起源与演化方面,随着各种探测数据的不断丰富,多种假说并存逐渐向统一的理论发展。     

行星遥感影像目标识别与分类进展

从行星遥感海量数据中对地形地貌特征进行识别和分类,是行星科学研究中的一项重要基础工作。本文综述了自实施月球和深空探测任务以来,国际、国内采用行星影像数据进行地形地貌识别与分类技术的研究进展。首先,从月球、火星以及其他行星探测任务3个方面,对相关的探测任务和获取的影像数据进行简介。然后,在介绍通用目标识别与分类方法研究进展的基础上,分别详细阐述了月球、火星、其他行星影像数据的目标识别与分类研究进展,具体包括：（1）在月球影像目标识别与分类研究进展中,从月球表面环形构造识别,线性构造识别,以及地形分类几个方面展开详述;（2）在火星影像目标识别与分类研究进展中,从构造地貌,风成地貌,水成地貌,其他地貌的识别与地形分类几个方面的研究进展进行详述;（3）其他行星影像目标识别与分类研究进展中,从太阳系的其他类地行星和小行星的影像目标识别与地形分类研究进展进行阐述,其中针对小行星近距离飞越探测、绕飞探测、附着就位探测和表面采样返回等探测方式,分别介绍了对其影像数据的目标识别与地形分类的研究进展。最后,对行星遥感影像目标识别和分类技术的未来发展方向进行了展望和探讨。     

月球遥感制图回顾与展望

对月球探测任务、月球遥感制图技术与产品进行综述。从1958年开始,全世界已开展126次(其中70次成功)月球探测工程任务,其中月球遥感制图是其必需的基础性工作。由于月球环境的特殊性,其遥感制图技术与对地观测制图相比具有很大的挑战和更大的难度。目前,中国嫦娥二号轨道器获取的7 m分辨率立体影像是覆盖全月球分辨率最高的立体影像数据,美国月球侦察轨道器LRO任务的激光雷达高度计LOLA数据是精度和密度最高的激光测高数据,LRO NAC影像的分辨率最高(0.5—2 m)但未覆盖全球。在各个探测任务中,基于月球遥感数据和摄影测量技术,已经制作了大量的全球及区域的影像拼图、正射影像图和数字高程模型等制图产品。对月球遥感制图技术发展进行展望,探讨了利用国际多探测任务数据建立新一代控制网和进行精细制图的必要性及技术思路。     

基于参考图像的行星遥感图像自动几何精纠正

针对行星多探测任务获取的海量遥感数据,提出一种基于现有参考图像匹配策略优化的自动几何精纠正技术方案。考虑到某些新传感器图像与已有参考图像的分辨率相差较大,提出了利用中间分辨率图像作为过渡的间接匹配策略;另外,针对月球和火星典型探测任务的遥感图像给出了相应参考图像的选取方法。选取嫦娥一号(CE-1)、嫦娥二号(CE-2)CCD图像和火星高解析度科学实验成像照相机(HiRISE)图像进行实验。针对CE-1和CE-2图像数据,选取月球侦察轨道飞行器宽角相机(LROC)图像作为参考;而针对HiRISE图像数据,选择以背景相机(CTX)图像为过渡、火星热辐射成像系统(THEMIS)图像为参考。利用自动匹配获取一定量的控制点,实现了行星遥感图像的自动几何精纠正。通过人工选取的检查点对纠正后图像进行精度评价的结果表明,所提出的自动几何精纠正方案是有效的,利用自动选取的控制点进行纠正后的图像定位精度明显提高,对月球和火星遥感图像的几何处理有实用价值。     

嫦娥二号影像密集匹配及DEM制作方法

嫦娥二号卫星搭载了一台两线阵CCD立体相机,以线阵推扫成像方式获取了覆盖全月球的7 m分辨率影像。与嫦娥一号影像相比,影像分辨率大大提高,月表地貌细节更加丰富,制作高分辨率月表DEM更加复杂而困难,现有的基于嫦娥影像制作方法难以满足应用需求。针对嫦娥二号影像特点,在基于RPC模型生成近似核线影像基础上,进行金字塔影像匹配,实现了原始影像的逐像素匹配;计算匹配点的月面坐标后,采用基于反距离插值方法生成月表三维地形;对于图像阴影等地形漏洞,采用基于径向基函数进行插值填补。试验结果表明,该方法生成的月表三维地形DEM数据,能准确真实地表达高分辨率的月表地形地貌细节,并较好地应用于嫦娥二号全月球三维地形DEM数据产品的生产任务中。