本文關(guān)鍵詞：資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像高精度幾何處理關(guān)鍵技術(shù)與測(cè)圖效能評(píng)價(jià)方法

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【摘要】：衛(wèi)星遙感影像已經(jīng)成為世界各國(guó)生產(chǎn)和更新地理信息產(chǎn)品最重要數(shù)據(jù)源之一。2012年1月成功發(fā)射的資源三號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)新一代傳輸型立體測(cè)繪衛(wèi)星,衛(wèi)星工程最主要的目標(biāo)是滿(mǎn)足我國(guó)乃至全世界1：50000比例尺基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品業(yè)務(wù)化生產(chǎn)以及更大比例尺地理信息產(chǎn)品更新等測(cè)繪應(yīng)用需求,結(jié)束我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)依賴(lài)國(guó)外衛(wèi)星影像源開(kāi)展1：50000比例尺測(cè)圖的歷史。成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基石是衛(wèi)星平臺(tái)和在軌運(yùn)行狀態(tài)的總體技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到一個(gè)較高水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求；而成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵卻是衛(wèi)星影像地面高精度處理和應(yīng)用技術(shù)能力的構(gòu)建。測(cè)繪衛(wèi)星的特點(diǎn)在于具備較強(qiáng)的立體觀測(cè)能力,難點(diǎn)在于較高的幾何精度要求。本文緊密?chē)@著保障資源三號(hào)衛(wèi)星影像滿(mǎn)足1：50000比例尺立體測(cè)圖需求這一主線,針對(duì)資源三號(hào)衛(wèi)星成像特點(diǎn),較為深入研究了其遙感影像高精度幾何處理相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù),并依據(jù)我國(guó)基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)規(guī)范要求,較為全面地定量分析和論證了資源三號(hào)衛(wèi)星影像在1：50000和1：25000比例尺測(cè)圖應(yīng)用中的適用性。主要的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新性成果如下：1)研究了資源三號(hào)衛(wèi)星幾何處理模型較為詳細(xì)介紹了資源三號(hào)衛(wèi)星的成像幾何原理,衛(wèi)星姿態(tài)模型和衛(wèi)星軌道模型構(gòu)建方法,以及幾何模型構(gòu)建中涉及的坐標(biāo)系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了資源三號(hào)衛(wèi)星嚴(yán)格成像幾何模型建立方法,概述了資源三號(hào)衛(wèi)星在軌幾何檢校的基本原理和成果形式,闡述了有理函數(shù)模型的概念及基于嚴(yán)格成像幾何模型構(gòu)建有理函數(shù)模型的方法,為資源三號(hào)衛(wèi)星影像高精度幾何處理研究奠定了理論基礎(chǔ)。2)系統(tǒng)研究了資源三號(hào)衛(wèi)星各級(jí)影像產(chǎn)品的高質(zhì)量幾何生產(chǎn)技術(shù)和方法較為系統(tǒng)性地分析了衛(wèi)星推掃成像過(guò)程中的誤差類(lèi)型、誤差傳播規(guī)律,以及對(duì)影像幾何精度的影響,理清了資源三號(hào)衛(wèi)星影像產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中所需處理和消除的誤差內(nèi)容。針對(duì)資源三號(hào)衛(wèi)星主要服務(wù)于測(cè)繪領(lǐng)域的特殊要求,以處理級(jí)別和幾何精度為主要指標(biāo),建立了適合測(cè)圖應(yīng)用的資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像產(chǎn)品分級(jí)方法。深入研究采用虛擬重成像技術(shù)的傳感器校正影像產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方法,在衛(wèi)星真實(shí)內(nèi)方位元素的基礎(chǔ)上,虛擬一個(gè)完全理想的無(wú)畸變相機(jī)(即沒(méi)有鏡頭畸變、沒(méi)有焦距和主點(diǎn)誤差、擁有一條長(zhǎng)度等于相機(jī)幅寬的理想直線排列的C CD[Charge Coupled Device]線陣)；在衛(wèi)星真實(shí)外方位元素的基礎(chǔ)上,為理想相機(jī)虛擬一個(gè)理想軌道運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即沒(méi)有積分時(shí)間跳變、沒(méi)有姿態(tài)抖動(dòng)、沒(méi)有軌道噪聲等),通過(guò)對(duì)原始影像重采樣生成理想相機(jī)的虛擬成像影像,即為擁有無(wú)畸變理想線中心投影特征的傳感器校正影像。研究設(shè)計(jì)了附帶有理函數(shù)模型的資源三號(hào)衛(wèi)星各級(jí)幾何糾正影像產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)方法,使得幾何糾正影像產(chǎn)品不僅具有地理編碼和投影信息,還能繼續(xù)用于后續(xù)立體攝影測(cè)量處理。3)系統(tǒng)研究了使用SRTM進(jìn)行高程約束的高精度無(wú)地面控制區(qū)域網(wǎng)平差方法針對(duì)SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)數(shù)據(jù)在平坦地形或局部區(qū)域的高程精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其標(biāo)稱(chēng)精度的特點(diǎn),研究設(shè)計(jì)了一種無(wú)地面控制條件下利用SRTM作為高程約束的立體區(qū)域網(wǎng)平差方法,通過(guò)構(gòu)建一個(gè)較大范圍區(qū)域網(wǎng)并匹配密集連接點(diǎn),將SRTM作為連接點(diǎn)物方高程初值,并在平差解算過(guò)程中確保分布于地形平坦區(qū)域(根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在該類(lèi)區(qū)域SRTM精度較高)的連接點(diǎn)的物方高程嚴(yán)格趨近SRTM高程,最終實(shí)現(xiàn)大范圍區(qū)域內(nèi)影像高程精度的整體提升。通過(guò)以湖北省作為實(shí)驗(yàn)區(qū)域的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,采用該平差方案,在無(wú)地面控制點(diǎn)條件下資源三號(hào)立體影像的高程中誤差優(yōu)于2.5米,達(dá)到了我國(guó)1：50000比例尺測(cè)圖應(yīng)用的高程精度要求。針對(duì)弱交會(huì)條件下衛(wèi)星影像區(qū)域網(wǎng)平差無(wú)法正確求解的問(wèn)題,本文提出利用SRTM作為高程控制的平面區(qū)域網(wǎng)平差方法,在平差解算更新連接點(diǎn)的物方大地坐標(biāo)時(shí)僅求解地面點(diǎn)的平面坐標(biāo),高程值則利用SRTM進(jìn)行內(nèi)插獲得,最終實(shí)現(xiàn)正確地平差求解,提高影像定向精度。4)系統(tǒng)分析和論證了資源三號(hào)衛(wèi)星影像的1：50000和1：25000比例尺測(cè)圖能力本文從資源三號(hào)衛(wèi)星幾何成像機(jī)理和誤差來(lái)源出發(fā),研究構(gòu)建了原始影像、無(wú)控制條件下和有控制條件下傳感器校正影像產(chǎn)品的理論精度定量評(píng)估方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)照我國(guó)各比例尺基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范要求,分別對(duì)影像的幾何定位精度、空間分辨率、光譜分辨率、時(shí)間分辨率,以及立體模式等各方面在不同比例尺測(cè)圖應(yīng)用中的適用性進(jìn)行理論分析和定量評(píng)估,進(jìn)而全面系統(tǒng)地分析論證了資源三號(hào)衛(wèi)星影像的測(cè)圖效能。結(jié)果表明：在無(wú)控制條件下,資源三號(hào)衛(wèi)星影像總體性能達(dá)到了我國(guó)1：50000比例尺在丘陵、山地和高山地地形的立體測(cè)圖要求；在有控制條件下,資源三號(hào)衛(wèi)星影像總體性能滿(mǎn)足我國(guó)1：50000比例尺立體測(cè)圖要求,其幾何精度可以滿(mǎn)足我國(guó)1：25000比例尺立體測(cè)圖精度要求。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P237

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1262965