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。     

“天绘一号”卫星无地面控制点EFP多功能光束法平差

无地面控制点卫星摄影测量是实现全球测绘的有效手段。实现无地面控制点摄影测量主要途径包括:一是卫星姿态稳定度达到1×10^-6(°/s);二是高精度的姿态测定系统;三是摄影测量光束法平差处理。以往受制于技术等因素, 实现无地面控制点摄影测量只能依靠摄影测量光束法平差技术。“天绘一号”卫星研发了集相机在轨标定、全三线交会光束法平差、角元素低频误差补偿及偏流角效应改正为一体的EFP多功能光束法平差技术, 并通过“天绘一号”卫星影像数据对该技术进行了验证。实验结果表明:无地面控制点定位精度达到10.3 m/5.7 m(平面/高程), 满足测制1:5万比例尺地形图精度要求     

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。     

LMCCD相机卫星摄影测量的特性

本文简要介绍了LMCCD相机(线阵—面阵CCD组合相机)的概念和实现的基本条件,并以影像数字模拟方法显示LMCCD推扫摄影的影像,以及利用这些影像生成DEM和等高线。同时还利用数字模拟的方法生成LMCCD相机卫星摄影测量的数据,应用"等效框幅法(EFP)"平差,讨论了LMCCD影像在无地面控制的摄影测量的精度。     

卫星光学立体影像制图高程精度探讨

在卫星摄影测量中,目标定位和制图对高程精度要求不同,制图要求高程误差必须严格符合规范。本文以前方交会为基础,推演了框幅相机近似垂直摄影、交向摄影以及CCD线阵相机推扫摄影高程精度估算公式,可供卫星工程制订方案参考。     

高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法

基于高分辨率遥感影像的空间信息处理技术是当前数字摄影测量、地理信息系统及其相关学科的重点研究领域。本文主要针对高分辨率卫星遥感影像中的线阵CCD推扫式立体影像 ,从传感器几何模型、影像核线模型、影像匹配方面进行了理论和应用技术的系统研究 ,初步建立了线阵CCD推扫式遥感影像摄影测量处理的技术基础 ,并探讨了高分辨率遥感影像上规则地物的快速提取技术。本文的研究主要体现在以下几个方面。1 .针对高分辨率遥感卫星影像长焦距、窄视场角的特点 ,鉴于传统的严格传感器模型由于定向参数相关而引起不稳定性的缺点 ,从平行投影的…     

三线阵CCD影像直接前方交会精度估算

本文从前方交会公式入手,详细推导了三线阵CCD影像在无地面控制点条件下,地面点坐标的精度估算公式,可运用于航天摄影测量工程中对有关指标进行有效评估,并且利用模拟数据进行精度估算,指出了摄站和姿态精度与定位精度的关系。提出了实现1∶5万比例尺测图的解决方案。     

WorldView-2核线影像立体测图研究

卫星遥感影像大多是线阵推扫式成像模型,且分辨率越米越高,研究遥感影像数字测图具有重要现实意义.线阵推丰J式成像方式与传统框幅式摄影测量小同,线阵CCD的每一扫描行都具有独市的外方位元素,这使得高分辨率遥感影像的核线模型不再是一直线,而是类似于双曲线的形状.比较框幅式摄影测量与推扫式成像核线模型之间的差异,在具有约束条件的情况下,线阵遥感影像的匹配方法仍可在接近一维的形式下进行,加快影像处理的速度.     

基于“嫦娥”卫星三线阵CCD立体相机的月球表面三维建模

＂嫦娥＂卫星三线阵CCD立体相机是实现月表地形观测的重要荷载,其以前、正、后视3种视角对月表进行连续扫描,获得南、北纬70°范围内3种不同倾角的二维推扫影像。在无月面控制点、卫星位置和姿态数据的条件下,基于数字摄影测量理论提出一种建立月表三维模型的方法：通过影像匹配获得前、正、后视二维推扫影像中的立体像对的像点坐标,在此基础上结合用准控制点后方交会解得的嫦娥卫星的空间位置和姿态数据,通过前方交会的方法解算出像元对应月面点的月球表面数字高程模型（DEM）径向高度数据,进而得到月表高程拟合模型、等高线分布图等,实现月表三维模型的建立。     

线阵推扫影像的核线模型研究

通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究，建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论，并探讨了它的基本特性，从而为核线在线阵CCD推扫式影像中的应用提供了理论基础。     

一种TDICCD推扫影像的坐标反变换方法

坐标反变换即根据已知的物方坐标求其像方坐标的过程,是线阵推扫式影像几何处理的重要计算环节。对于时间延迟积分电荷耦合器件(time delay integration charge coupled devices, TDI CCD)推扫影像,由于行积分时间跳变,若直接基于共线方程模型进行坐标反变换计算,不仅迭代次数多,在某些情况下还会出现不收敛的情况;利用有理多项式模型等通用成像几何模型替代其共线方程模型时,又存在拟合精度不高难以满足实际要求的问题。对此,本文提出了一种基于虚拟扫描行的TDI CCD推扫影像坐标反变换方法,巧妙地解决了TDI CCD推扫影像坐标反变换的效率和精度问题,利用国产资源卫星进行实验验证了此方法的正确性和可行性。     

DEM matching for bias compensation of rigorous pushbroom sensor models

DEM matching is a technique to match two surfaces or two DEMs, at different reference frames. It was originally proposed to replace the need of ground control points for absolute orientation of perspective images. This paper examines DEM matching for precise mapping of pushbroom images without ground control points. We proved that DEM matching based on 3D similarity transformation can be used when model errors are only on the platform’s position and attitude biases. We also proposed how to estimate bias errors and how to update rigorous pushbroom sensor models from DEM matching results. We used a SPOT-5 stereo pair at ground sampling distance of 2.5 m and a reference DEM dataset at grid spacing of 30 m and showed that rigorous pushbroom models with accuracy better than twice of the ground sampling distance both in image and object space have been achieved through DEM matching. We showed further that DEM matching based on 3D similarity transformation may not work for pushbroom images with drift or drift rate errors. We discussed the effects of DEM outliers on DEM matching and automated removal of outliers. The major contribution of this paper is that we validate DEM matching, theoretically and experimentally, for estimating position and attitude biases and for establishing rigorous sensor models for pushbroom images.     

基于PHOTOMOD对不同类型航摄影像进行空三加密的方法研究

在学习PHOTOMOD基本功能的基础上,探索该软件对框幅式影像、卫星影像和推扫式三线阵影像进行空三加密的实现方法。其中,框幅式的实验数据包括传统RC-30胶片式影像以及带POS(POSition Orientation System)数据的UCE相机和UCXP_WA相机拍摄的影像;卫片的实验数据为法国的Pleiades卫星影像;推扫式的实验数据为ADS80 L1级影像。本文从空三加密中内定向、航线划分、同名点匹配和平差计算等主要功能出发,探索并总结了软件对以上影像进行空三加密的实现方法以及存在的主要问题。本文的试验和研究对空三加密和4D产品生产具有一定的参考价值和借鉴意义。     

卫星摄影三线阵CCD影像的EEP法空中三角测量（三）

4 平差方案及模拟数据平差实验4.1 自由网+控制点空中三角测量由前方交会(2.1)式,后方交会(2.2)式以及外方位元素平滑制约条件(2.3)式,可以构成类似经典的光束法空中三角测量,但由于EFP像点坐标是推算出来的,所以控制点不宜直接参与平差过程.于是平差要分成自由网平差及利用控制点作三维线性变换两个步骤.另一方面,卫星摄影中起始角元素大约在±0.5°左右,对于经典空中三角测量,角元素起始近似值均可按零处理.但在EFP平差中,φ角起始值φ0对空中三角测量,像元素起始近似值均可按零处理.在EFP平差中,φ角起始值φ0对整条航线的几何状态影响很大,必须采用特殊的程序预先加以确定.我们采用不断步进φ角值,比较由前方交会及(1.2)式计算的Y视差的均方根值最小者,即作为φ的最佳起始值.平差框图见图4.     

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。     

基于模拟数据的航天线阵CCD传感器定标研究

线阵CCD传感器在航天摄影测量中已获得了广泛的应用,但卫星发射上天后由于多种因素,CCD、镜头的各项参数均发生了变化,原来实验室里标定的值将不再适用.此时卫星遥感影像目标定位必须顾及像点的实际偏差,否则将对定位精度产生很大的影响.本文构建了带有内方位参数的严密成像模型.并通过模拟试验证明了单像空间后方交会和自检校区域网...     

Comparison of two physical sensor models for satellite images: Position–Rotation model and Orbit–Attitude model

The main objective of this paper is to compare two types of physical sensor models of linear pushbroom satellite images: one that uses position and rotation angles as model parameters and one that uses orbit and attitude angles as model parameters. Comparison is carried out by two accuracy measures: the accuracy of bundle adjustments and the accuracy of estimating exterior orientation parameters. The first measure has been used widely to indicate the mapping accuracy of sensor models. It is argued that the second measure is also important for certain applications. The two types were implemented with different sets of unknown parameters and tested with two KOMPSAT-1 Earth Observing Camera (EOC) scenes and GPS-derived control points. In terms of the first measure the two models produced similar results whereas in terms of the second measure the one based on orbit and attitude outperformed the other. It seems better to use this model if one wishes to retrieve satellite orbit or attitude through bundle adjustments.     

TDI CCD相机动态成像对几何质量的影响研究

本文通过影像模拟的方法分析动态积分成像对空间TDI CCD相机成像几何质量的影响。首先对卫星固有推扫速度、像移速度与电荷转移速度失配、卫星三轴姿态运动及偏流角误差等4种动态成像因素进行了介绍,建立了4种因素的数学模型;在此基础上提出了空间TDI CCD相机成像模拟方法;最后提出统计单级静态影像和多级动态合成影像配准误差的分布特点评价与4种因素有关的内部几何质量,统计低阶多项式拟合的姿态曲线与实际姿态曲线条件下地面点像方误差的分布特点评价外部几何质量。     

ADS40地面数据处理的数据流分析

线阵CCD推扫式数字航测相机ADS40系统的引进为我国数字航空摄影测量提供了新型的数据源。对ADS40数据特点进行分析,在对数据处理软件功能测试的基础上形成了地面数据处理的数据流图,并成功用于指导相应实验测区的测绘任务。完备、正确的数据流图为ADS40作业流程的制订提供了基础和依据。