IKONOS卫星影像立体测图中有理函数模型的研究

有理函数模型是成像几何模型的一种简单、通用的表达,已经成为构筑真实传感器模型的一个计算方法.本文对IKONOS卫星影像立体测图作了介绍.详细介绍了IKONOS图像的有理函数模型的理论、算法、各种特性以及如何对其进行优化.     

利用虚拟格网系统误差补偿进行RPC参数精化

提出了一种RPC参数精化方法,即通过消除虚拟控制格网点上的系统误差来实现RPC参数的精化。试验结果表明,对于QuickBird影像,使用本文提出的方法精化RPC参数以后,其像点的平面精度达到了±2.4 pixels;对于SPOT-5立体像对而言,基于精化RPC参数的影像目标立体定位的平面精度和高程精度分别为±5.892 m和±4.020 m。     

高分辨率星载SAR数据产品分级研究

有理函数模型RF在卫星图像领域的主要应用是进行对象空间和图像空间的转换。Radarsat-2元数据中使用三阶有理函数模型和80个有理多项式模型参数RPCs(Rational Polynomial Coefficients),为RF模型从光学图像领域的应用扩展到合成孔径雷达(SAR)图像领域提供了契机。本文对多种传感器、成像模式及不同处理级别SAR图像的RPC产品的制作和属性进行综述,主要研究高分辨率星载SAR卫星标准分级产品的制作流程。以中国广州作为实验区域,利用该地区不同级别的条带模式SM(Strip Map)Terra SAR-X和COSMO-Sky Med数据,对提出的分级和生产方案进行验证,结果表明,有理函数模型在SAR图像产品分级体系中具有可行性且效果良好。     

基于有理函数“天绘一号”影像无控制正射纠正

文中根据影像正射纠正的基本原理和方法,利用有理函数模型和天绘一号三线阵影像自身生成的DEM数据,实现天绘一号影像的正射纠正,并依据无控制条件下的影像纠正精度估算公式对影像正射纠正精度进行估算,按此方法在东北区域制作DOM,然后利用天绘一号卫星摄影参数检测场的航空影像成果对纠正的精度进行验证,实验结果表明,在天绘一号三线阵影像生成的DEM支持下进行天绘一号影像正射纠正具有较高的精度,能够满足制作1∶5万正射影像精度的要求。     

一种基于复共线性分析的RPC参数优选法

推导了求解有理多项式系数(RPC)的严密误差方程,从分析误差方程设计矩阵列向量间的复共线性着手,提出了一种去相关的RPC参数优选方法。对一景SPOT-5 HRG 1A级影像进行实验,结果表明,当地面控制点稀疏时,通过优选20~30个RPC参数,可以很好地消除参数间的相关性,有效消除有理函数模型(RFM)在地形拟合中出现的振荡现象,可明显提高RPC参数求解和RFM的影像几何处理精度。当地面控制点足够多时,利用此方法优选的RPC参数进行地形拟合的结果与用常规最小二乘法求解的78个RPC参数实施地形拟合的结果完全一致。     

Effect of sensor modelling methods on computation of 3-D coordinates from Cartosat-1 stereo data

The orbital and the rational polynomial coefficients (RPC) models are the two most commonly used models to compute a three-dimensional coordinates from an image stereo-pair. But it is still confusing that with the identical user provided inputs, which one of these two models provides more accurate digital elevation model (DEM), especially for mountainous terrain. This study aimed to find out the answer by evaluating the impact of used models on the vertical accuracy of DEM extracted from Cartosat-1 stereo data. We used high-accuracy photogrammetric DEM as the reference DEM. Apart from general variations in statistics, surprisingly in a few instances, both the DEMs provided contrasting results, thus proving the significance of this study. The computed root mean square errors and linear error at 90% (LE90) were lower in case of RPC DEM for various classes of slope, aspect and land cover, thus suggesting its better relative accuracy.     

QuickBird影像的正射校正研究

根据现有的数据特点和项目要求,在Erdas软件中,对Quickbird影像提出了可行的正射校正流程,重点分析有理函数模型的数学推导和算法实现,最终解决在校正过程中遇到的问题。     

Estimation and improvement in the geolocation accuracy of rational polynomial coefficients with minimum GCPs using KOMPSAT-3A

ABSTRACT

In this paper, we propose a method to regenerate Rational Polynomial Coefficients (RPCs) using KOMPSAT-3A imagery and to reduce the geolocation error using minimum ground control points (GCPs). To estimate the new RPCs, the physical sensor model fitted to KOMPSAT-3A imagery was utilized and virtual GCPs over the study area were created. The size of the virtual grid used was 20x20x20. To remove the sensor-related errors in physical sensor model, three different image correction models (image coordinate translation model, shift and drift model, and affine transformation model) were additionally applied. We evaluated our proposed method in two areas within Korea, one in urban (Seoul) and one in rural (Goheung) areas. The results showed that there was a significant improvement after applying the suggested approach in the two areas. The image coordinate translation model is suggested in terms of GCP requirement and expected errors estimated from the error propagation analysis using Gauss–Markov Model (GMM).     

基于稀疏控制点的ZY-3影像几何纠正方法研究

研究在少量地面控制点情况下,利用仿射变换模型、多项式模型、有理函数模型对资源三号卫星(ZY-3)正视影像进行几何纠正。在无控制点参与精度评估情况下,提出利用几何纠正图与地形图叠合显示的方法评估几何纠正精度。研究表明:在少量分布合理的地面控制点下利用有理函数模型对ZY-3进行几何纠正,其几何纠正精度能达到后续应用的需求,具有一定的理论意义与实际应用价值。     

高分辨率遥感影像通用定位模型探讨

由于通用传感器模型与具体的传感器无关,因而更能适应传感器成像方式多样化的发展要求,所以通用传感器模型的研究已成为当前摄影测量与遥感领域的一个重要研究方向。在对包括多项式模型、直接线性变换模型和有理函数模型在内的通用传感器模型的定义,参数解算和模型定位进行系统归纳的基础上,对基于通用传感器模型的高分辨率遥感影像的立体像对定位方法进行了理论和实验研究,并对实验结果进行了比较和分析。     

基于有理函数模型的星载SAR影像几何校正

主要研究了面向星载合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)影像几何处理的有理函数模型RFM(Rational Function Model)的建模、求解和应用方法。首先采用与地形无关的方式,利用严密的距离-多普勒模型(Range Doppler,RD)构建虚拟控制点格网来进行RFM建模,实现了一种RFM模型参数的快速无偏解算新方法,能够取得相对于RD模型很高的拟合精度,在几何定位功能上实现了对RD模型的有效替代,同时大大提高了计算效率。然后在此基础上利用RFM模型实现了星载SAR影像的快速几何校正,为了提高几何校正结果的绝对定位精度,引入少量地面控制点对RFM模型进行了像方改正处理,以消除SAR影像几何定位的系统误差,并利用ENVISAT ASAR数据的实验结果验证了本文方法的有效性。     

有理函数模型的解算与应用

有理函数模型是各种传感器几何模型更广义和更完善的一种表达形式，它适用于各种不同的传感器。许多卫星影像供应商考虑使用这种模型作为影像数据的传递标准。文中在分析RFM的基础上，结合航空影像和SPOT影像数据对RFM进行了研究。试验结果表明有理函数模型可以达到严格成像模型的精度，并且有能力替代严格成像模型完成摄影测量处理，同时无物理意义的有理函数系数可有效地实现传感器成像参数的隐藏。     

基于有理多项式系数模型的物方面元最小二乘匹配

针对物方面元最小二乘匹配仅适用于单中心投影框幅式成像的匹配制作区域DSM问题,提出基于有理多项式系数（RPC）模型的物方面元最小二乘匹配算法,结合匹配窗口区域内多中心平行投影方式,构建RPC模型下的投影方程,将物方面元最小二乘匹配算法从适用于单中心投影框幅式成像扩展到适用于多中心投影推扫式成像的立体匹配,并用SPOT5-HRG、GeoEye、IKONOS立体影像进行试验验证。试验表明,RPC模型能用于物方面元最小二乘匹配且不损失匹配精度,增加了物方面元最小二乘匹配的应用范围和价值。     

稀少控制的多源卫星影像区域网平差研究

利用多源卫星影像的联合区域平差技术,在控制点极少和影像纹理特征极差的情况下,实现更大覆盖范围的更高精度快速定位,具有重要的实际意义.本文研究了少控制弱连接的多卫星影像区域网平差的精度问题,利用P5和WorldView-I卫星影像,进行了缺少控制点和连接点的困难地区联合区域网定位实验,分析了不同情况下区域网平差对系统误差的改正效果.研究成果对测绘困难地区的工作有一定的参考意义.     

有理函数模型下基础矩阵研究

分析了线阵影像的核线关系,提出了有理函数模型下线阵扫描影像的基础矩阵求解方法,验证了线阵影像中精确共轭核线对是不存在的。     

RPC模型立体定位在天绘卫星产品质量控制中的应用

天绘一号卫星1B级产品以RPC参数形式分发给用户,既保证了产品精度,又实现了传感器技术参数隐藏。本文介绍了天绘卫星RPC模型的定义,给出了基于RPC模型的立体定位方法,针对1B级产品三级验收流程编写了基于RPC模型立体定位的三级验收软件,并以此为基础介绍了RPC模型立体定位在1B级产品质量控制中的应用。     

附加视线向量修正的卫星影像区域网平差

针对传统有理函数模型(RFM)区域网平差方法局限于姿态和轨道测量误差小、相机视场角小及影像交会角良好的情况,提出了附加视线向量修正的卫星影像区域网平差方法。首先利用影像附带的有理多项式系数(RPC)计算出像元视线向量,其次根据该视线向量恢复成像时刻虚拟位置和姿态信息,然后对恢复的虚拟位置和姿态构建误差补偿模型,最后通过最小二乘方法整体解算模型参数和连接点物方坐标。该方法从系统误差产生的原因构建补偿模型,可以规避传统区域网平差方法的近似假设和条件限制。通过对模拟数据以及多套测绘卫星和非测绘卫星数据进行试验的结果表明,该方法处理大姿态角误差、大视场角以及弱交会角等各种严苛条件下的卫星影像能达到比传统方法更好的效果。     

一种异源多视影像的立体定位方法

针对如何最大可能地联合现有的海量主被动遥感数据进行复合式立体定位处理、摆脱传统同源光学立体数据源限制的问题,该文提出一种异源多视遥感影像的立体定位方法,将任意数目比例的、具有共同重叠区域的多幅CCD和SAR影像纳入到统一的立体构像体系中。通过一系列算法设计包括统一有理函数模型(RFM)构建、基于RFM的像方立体平差、立体空间前方交会等,以及同源两视和异源多视两种观测组合下的立体试验,证明本方法摈弃了传统同源立体对数据源的苛刻限制,充分发挥了CCD和SAR载荷的互补优势,同时确保了最终立体定位的精度。     

减少有理函数模型中高次项的初步研究

本文简要介绍了有理函数模型(RFM)的原理与方法,给出了利用地面控制点分别针对单片和立体影像的RFM系统误差改正方法。在实际应用中,虽然全三次项形式的RFM可以保证高精度,但是其计算量非常庞大,为此,我们探讨了减少RFM中高次项的可行性,并研究了其在立体模型重构与正射影像纠正中对精度的影响。最后,使用中国西藏、北京和芬兰的三个IKONOS影像立体像对数据进行了相关试验,结果表明,在一定影像范围内,RFM和地形无关,不论是平原、丘陵,还是高山地,在一定影像范围内仅使用RFM的二次项形式可以满足单片正射影像纠正和立体模型重构等应用要求。     

多源卫星遥感影像区域网联合平差技术

针对地理国情普查数字正射影像底图制作过程中数据源种类多、数据量大以及传统的单景正射纠正方法费时费力等问题,该文提出了多源卫星遥感影像区域网联合平差法,对大区域多景多源卫星影像进行正射纠正的方法。先利用各影像间的连接点进行自由网平差,建立一个稳固的网形;然后在自由网中均匀地添加少量地面控制点,对整个区域进行控制网平差。平差过程中利用仿射变换模型对RFM进行像方改正,以减小其系统误差。实践证明该方法可以获得较高的成图精度,满足地理国情普查底图DOM制作的精度要求,且能提高DOM的生产效率。