卫星斜视影像地形遮蔽区的自动检测研究

针对卫星斜视影像普遍存在的地形遮挡问题,文章提出了基于有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)模型的高分辨率卫星影像遮挡检测方法。利用不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)表达三维地形表面,并采用光线追踪法精确探测入射光线与三角网的相交情况以确定交点间的遮挡关系。为提高遮挡检测效率,设计了一种极小化地形搜索区的方法,并利用斜视成像的真实卫星影像及模拟卫星影像进行了实验验证,结果表明该方法对遮挡区域的检测精度高于97%,能有效地识别出受地形遮挡影响的区域,自动生成准确的地形遮蔽区域掩膜影像。

SAR影像的几何精纠正

SAR影像几何纠正中的一个重要问题是建立其构像模型。在阐述F.Leberl模型的基本原理和方法的基础上,针对星载SAR成像处理过程中多普勒中心频率不为零的现象,采用多项式拟和多普勒中心频率的方法,修正零多普勒条件方程,建立起既适合星载又适合机载SAR传感器的F.Leberl构像模型。机载和星载SAR影像的实验结果表明,文中提出的改进算法能显著地提高F.Leberl模型对星载SAR影像的定位精度,同时也适合于对机载SAR数据的处理,并且解算过程稳定,收敛很快,精度较高。

GPS／IMU用于航空遥感直接对地定位的原理与方法

阐述了GPS／IMU系统进行位置与姿态测量的基本原理，推导了利用GPS／IMU的导航解计算遥感器瞬时外方位元素的数学模型，并利用机载三线阵影像验证了GPS／IMU辅助直接对地定位的精度潜力。三组ADS40数据直接定位的试验结果表明，GPS／IMU提供的外方位元素具有较高的定位精度，平面精度优于2．5个像元，高程优于5．1个像元，但存在系统性的测量误差，在大比例尺遥感测绘作业中引入少量控制点参与平差仍是必须的。

基于F.Leberl改进模型的星载SAR影像精纠正

介绍SAR影像的F.Leberl几何模型,分析星载条件下零多普勒条件不满足的原因,重点提出利用距离向像坐标ys的多项式拟合多普勒中心频率的方法修正零多普勒条件方程,建立星载SAR影像严格的F.Leberl模型,最后阐述利用改进的F.Leberl模型纠正SAR影像的具体步骤。ERS卫星影像的实验结果表明,提出的F.Leberl改进模型在检查点上可达到距离向2.1像素、方位向1.6像素的定位精度。

InSAR干涉像对的方位向频谱滤波

干涉图的质量是影响InSAR数据处理结果的重要因素。根据干涉图中噪声的不同来源,重点分析了在重复轨道干涉测量模式下,主辅影像多普勒中心频率不一致的成因及其对干涉图的影响。利用SAR影像方位向频谱的特点,在影像上检测得到了多普勒中心频率。并推导了方位向频谱预滤波函数的具体形式。针对ERS数据的实验证明:文中的算法能有效消除主辅影像方位向频谱包络的差异,提高干涉像对的相干性,改善干涉图质量。

X波段在南极地区穿透深度的技术研究

高精度极地数字高程模型(DEM)对于我国极地研究和探索具有重要意义。德国空间局开发的分布式合成孔径雷达干涉(InSAR)测绘卫星TanDEM-X已经被证明是获取大范围高精度DEM的有效工具。X波段在冰雪表面具有一定的穿透性,会导致极地DEM存在偏差。目前国内外针对X波段在极地冰雪表面的穿透研究还很少。本文利用TanDEM-X单发双收干涉数据生成高分辨率南极冰雪地区DEM,通过与同季节的高分辨率光学DEM(REMA)差分来估计X波段穿透深度。实验结果表明:靠近Mellor冰川下游的Lambert盆地中部冰盖表面穿透深度大部分为0.5 m,少数地区可达到2 m以上;Lambert冰川下游的冰流表面大部分为1~2 m左右;山区冰雪表面可达3.9 m。高穿透值多数分布在高海拔内陆地区,而低穿透值多分布在冰流和低海拔沿海地区。穿透深度随地表含水量升高而降低。估计X波段穿透深度是明确TanDEM-X卫星在极地测绘精度的前提,对于优化后续国产分布式SAR测绘星座极地工作模式有一定的促进作用。

一种提高INSAR干涉图质量的新方法

如何获取高质量的干涉图是INSAR技术的核心问题之一。首先概述了干涉图中存在的噪声,并对干涉图中频谱混叠现象的成因及其影响进行了重点分析。针对SAR影像距离向和方位向频谱的特性,通过增加影像频谱中空白带的带宽对影像进行过采样,从而成功消除了干涉图中的频谱混叠现象。针对过采样后干涉图数据量激增的问题,利用干涉图频谱的理论权函数推导了欠采样函数。最后,利用ERS数据验证了文中的过采样方法能有效消除干涉图中的频谱混叠现象,显著提高干涉图质量。同时,利用文中推导的欠采样函数可以使干涉图在恢复原始大小的同时,使噪声得到进一步抑制。

基于开源GIS数据的广域小重叠卫星影像定位模型精化

设计了一种适用于大区域、小重叠卫星影像有理多项式模型(RPC)定位精度优化的技术流程,基于开源数字正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)数据和RPC几何模型约束,通过优化尺度不变特征变换(SIFT)特征提取与匹配算法,实现了无像幅约束的控制点和连接点的快速稳健匹配,应用DEM支持下的RPC模型二维区域网方法实现了多景影像RPC模型精度的联合精化。GF-1卫星WFV影像的实验结果表明:在DEM支持下经过区域网平差后,RPC模型的定位精度可达到像素级水平。

POS数据与机载三线阵影像的联合平差

研究了机载三线阵影像与POS位置、姿态同步测量数据联合平差的理论方法;设计了一种描述POS测量误差的数学模型,采用改进的定向片内插模型实现了机载三线阵影像的光束法平差,并利用ADS40影像进行了单航带和区域网平差的实验。结果表明,极少量地面控制点参与平差即可有效提高POS数据的定位精度;在测区3角布设控制点可得到稳定的平差结果,平面和高程精度均优于1.7个像素。高精度的POS数据可有效控制航带模型的旁向倾斜,使得单航带摄影测量作业成为可能。

合成孔径技术在光学领域的应用

介绍了合成孔径技术的发展及其基本原理,对国外合成孔径激光雷达的发展进行了综述,最后对合成孔径激光雷达的优势进行了分析。

基于RPC模型的高分辨率卫星影像精确定位

介绍高分辨率卫星影像RPC模型的定义及其解算方法,推导RPC模型立体定位的基本方程,在此基础上对RPC模型的区域网平差进行深入研究。IKONOS卫星数据的实验结果表明,RPC模型误差呈现较强的系统性,但通过物方或像方的补偿立体定位可达到优于1.3 M的定位精度,区域网平差是最优的定位方法,精度可达1.1 M。

INS/DGPS支持的机载线阵推扫影像几何校正

论述了利用INS/DGPS系统的导航输出计算外方位元素的原理,介绍了行方位数据支持下机载线阵CCD影像直接和间接法几何校正的基本方法,重点分析并解决了直接法纠正中的目标定位、灰度重采样及间接法校正中最佳扫描行的确定问题。PH I高光谱影像的实验结果表明,文中的校正算法可达到优于1.5m的绝对定位精度及0.7m的相对精度。

基于单位四元数的机载三线阵影像光束法平差

为克服欧拉角在空间方位的描述和插值中的局限性,采用单位四元数来描述相机的姿态,推导了四元数描述的共线条件方程。在此基础上,提出了将四元数球面线性插值(Slerp)引入到三线阵影像定向片法平差的思想,通过利用Slerp公式进行相机姿态的匀速插值,建立了基于单位四元数的三线阵影像平差的数学模型并进行了线性化。两套ADS40数据的试验结果表明,在区域四角布设平高控制点的情况下,基于Slerp模型的定向片光束法平差在平面和高程方向均可取得优于1个地面像元(GSD)的定位精度,是三线阵相机检校和空中三角测量较理想的技术手段。

基于RPC模型的IKONOS卫星影像高精度立体定位

简单介绍IKONOS卫星的基本情况及其影像的RPC模型,重点推导基于RPC模型的立体定位算法,并给出补偿RPC模型系统误差的物方方案和像方方案。实验结果表明,这些方案能有效地消除RPC模型的系统误差,达到的定位精度能满足1∶1万比例尺的地形图测绘要求。

GPS/INS系统HPR与OPK角元素的剖析与转换

介绍了Heading Pitch Roll(HPR)和Omega Phi Kappa(OPK)两种角元素系统的定义,分析了HPR与OPK之间的区别,给出了相互转换的基本思路,并重点推导了利用GPS/INS系统获取的HPR角度和惯性测量单元(IMU)几何中心坐标计算影像外方位元素的数学公式和各种旋转矩阵的构成。实验结果表明,文中利用HPR角计算外方位元素的理论与方法正确、可行。

智能型地图匹配综合算法的研究

介绍自行设计的一种依历史轨迹推导的算法 ,在此基础上针对地图匹配过程中出现的问题 ,提出一种地图匹配的智能型综合算法 实验证明 :该算法是一种精度高、效率好。

基于数字建筑物模型的线阵推扫影像真正射纠正

分析了利用数字表面模型直接代替数字高程模型进行正射纠正难以达到真正射效果的原因,阐述了遥感影像真正射纠正的基本流程,针对其中的建筑物遮挡区自动检测这一关键问题,以Z-Buffer算法为基础提出一种解决方案,并利用ADS40影像验证了算法的正确性。

IMU／DGPS系统辅助ADS40三线阵影像的区域网平差

推导ADS40航带间外方位元素归一化处理的数学公式,设计一种描述IMU/DGPS系统误差的数学模型,采用改进的定向片内插模型实现ADS40影像的区域网平差。试验结果表明,仅需一个地面控制点,IMU/DGPS数据的定位精度就可显著提高,在四角布设地面控制点的情况下,IMU/DGPS数据与ADS40影像的联合平差可得到优于1.5个像素的3维定位精度;构架航线对平差结果的改善作用有限,在作业中采用的必要性不大。

POS AV510-DG系统外方位元素的计算方法

POSAV是加拿大Applanix公司研制的用于机载传感器位置和姿态测量的软、硬件集成系统。本文探讨利用POSAV系统后处理软件POSPac输出的导航结果,计算影像外方位元素的方法,实验证明该算法正确、可行。

基于Level 0产品的ADS40正射影像快速生成

简单介绍了ADS40机载三线阵传感器的成像原理及其数据预处理技术,深入分析了ADS40影像定位的数学模型,提出一种快速确定成像扫描行的搜索算法,以此为基础设计出直接从ADS40 Level 0产品生成正射影像的快速校正流程。实验结果表明,本文的正射校正方法快速、有效,能满足预定比例尺正射影像的几何精度要求。