以DEM为高程辅助的弱交会卫星影像的区域网平差

摘要

遥感对地观测技术是人类获取地球信息的重要手段,在国民经济建设中具有不可替代的作用。卫星遥感技术的广泛应用始于20世纪70年代,美国于1967年发射了第一颗实验型极轨气象卫星。20世纪80年代以来,法国、欧空局、日本、俄罗斯、加拿大等国家也相继发射了一系列卫星,如法国的SPOT系列卫星、欧空局的ERS系列卫星和ESOURCE-02卫星、加拿大的Radarsat雷达卫星、日本的ALOS卫星。在企业方面,美国的SpaceImaging公司于1999年9月发射了商用卫星IKONOS。进入21世纪,美国DigitalGlobe公司发射了QuickBird卫星,美国 GeoEye公司发射了 GeoEye卫星。这些卫星多数已进入商业运行阶段,标志着遥感技术进入全面发展和应用的阶段。
　　地理国情是重要的基本国情,是自然和人文地理要素的宏观性、整体性、综合性体现[1]。卫星测绘是地理国情监测的重要技术手段,卫星测绘对于国家基础地理信息有大面积、快速更新的显著特点。
　　传统的卫星影像区域网平差多采用有理函数模型(RFM)组合仿射变换进行[2]。此平差模型在交会角较大的影像区域网平差中取得了良好的效果。卫星在太空中航行,其探测器的视场角(field of view,FOV)很小,且多数卫星扫描方向近似垂直于地面。由此导致重叠影像的基线航高比很小。近似垂直于地面的投影方式加之重叠影像很小的基线航高比导致同名点交会角普遍较小(弱交会影像)。该类影像若扔采用传统的模型进行区域网平差将会造成连接点高程误差放大进而导致区域网平差无法收敛[2]。针对该问题本文提出以 DEM辅助弱交会卫星影像进行区域网平差的思想。
　　首先,本文探讨了传统的区域网平差模型在线阵影像数据生产中的优势以及精度可靠性。随后,通过分析形成弱交会影像的原因,提出弱交会影像识别的方法;针对同轨影像连接点在区域网平差中导致法方程不可逆的情况,提出同轨影像连接点按弱交会连接点处理的思路。最后,通过分析弱交会影像区域网平差不收敛的原因,提出以DEM辅助区域网平差的思路,主要内容涉及以DEM为高程辅助的弱交会卫星影像的区域网平差技术路线,弱交会连接点初始坐标的给定方法,实验结果检核方法等。纵观全文,本文的主要创新点如下:
　　1、提出弱交会卫星影像的识别方法;
　　2、提出消除同轨影像连接点影响区域网平差结果的方法。
　　3、提出以DEM辅助区域网平差的思路及实现方法。
　　4、通过使用该方法对弱交会卫星影像进行区域网平差实验,验证该方法的可靠性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 基于有理函数模型的区域网平差

2.1 有理函数模型

2.1.1 有理函数模型基本方程

2.1.2 有理函数系数

2.1.3 有理函数模型的特性

2.2 卫星影像区域网平差模型

2.2.1 误差方程的建立

2.2.2 空间前方交会

2.3 实验与分析

2.3.1 实验数据说明

2.3.2 实验结果

2.3.3 实验精度评定与分析

2.4 本章小结

3 DEM辅助弱交会影像区域网平差

3.1 弱交会影像概述

3.1.1 弱交会影像的概念

3.1.2 弱交会影像形成的原因

3.2 影像预处理

3.2.1 同轨影像的自动识别方法

3.2.2 弱交会连接点的识别方法

3.3 以DEM为高程辅助的弱交会卫星影像的区域网平差

3.3.1 光线追踪法

3.3.2 弱交会连接点初始坐标的确定

3.3.3 弱交会连接点和同轨影像同名点的处理

3.3.4 以DEM为高程辅助的弱交会卫星影像的区域网平差流程

3.4 实验与分析

3.4.1 实验数据说明

3.4.2 实验结果

3.4.3 实验精度评定

3.5 本章小结

4 总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果