资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。

资源三号02星激光测高仪足印位置预报方法

激光测高仪在轨几何检校是提高激光点平面和高程精度的必要途径,而激光足印地准确捕获是成功开展激光测高仪在轨几何检校的前提。本文针对资源三号02星搭载的我国首台激光测高仪的在轨几何检校试验需要,在参考光学遥感卫星成像几何模型的基础上,提出并构建了一套严密的激光足印位置预报模型。该模型充分顾及卫星平台在轨运行规律及激光与卫星相对几何关系,建立了激光发射点到地面足印的严密几何定位预报模型,通过金字塔地形匹配、基于加速度轨道预测以及频率域姿态分析分别获取预估的激光指向、轨道位置和姿态信息,实现地面激光足印的位置预报。该模型已应用于资源三号02星激光测高仪在轨几何检校试验中,预报的激光足印位置与探测器捕获到的实际位置的最大误差小于150m,充分验证了预报模型的正确性,实现了我国遥感卫星从天上到地面点对点的精确预报,为国产激光测高仪在轨几何检校提供了有力的技术支撑。

基于连续空间频率的遥感成像辐射响应模型及其几何相关性研究

从光学遥感成像机理出发,突破MTF(系统传递函数)和SNR(信噪比)模型在影像辐射质量评价中的局限性,将影像频谱、MTF和SNR有机结合,提出具有明确物理意义的,基于连续空间频率的辐射响应模型SFRR以及截止空间频率处的SFRR指标。该模型一方面能有效降低综合辐射响应模型对复杂地物光谱、反射率等实测参量的依赖,另一方面为研究辐射响应与几何质量的相关性提供了理论基础。利用资源三号前视和后视卫星影像及其MTF退化与噪声仿真影像,进行SFRR模型及特征点像方几何定位精度相关性分析,验证SFRR模型及其与遥感影像几何质量的定量关系。研究成果可以作为航空航天光学遥感传感器系统设计、遥感影像处理和应用的重要依据与基础保障,对微波、激光雷达等遥感影像质量评价也有一定的借鉴意义。

单景卫星遥感影像目标运动信息提取技术

深入分析了高分辨率卫星遥感线阵推扫成像过程中运动目标影像的时空移变特性,充分利用卫星多线阵推扫成像传感器排布特点和卫星成像时间、姿态和轨道等辅助参数,建立了线阵推扫时空移变成像模型。提出了一种基于单景卫星影像不同波段信息的目标运动信息提取方法,并采用资源三号多光谱影像进行了飞机飞行速度信息提取试验。试验结果验证了基于单景卫星影像提取速度信息的有效性和稳定性。

基于地面人工标志的卫星在轨几何定标方法研究

高分辨遥感卫星影像像点量测精度对卫星在轨几何检校具有重要意义。为了提高"资源三号"卫星影像像点量测精度,设计了四种可移动式高低反射率地面人工标志.利用在轨试验验证和多种像点量测方法,确定了方形十字对顶角标志能够兼顾到标志的最小尺寸与最佳图案的设计要求。该标志具有良好的光学特性和理化特性,对野外环境有很强的适应性。在轨试验结果表明,这种标志可以应用于当前高分辨、三线阵相机影像的像点量测,满足"资源三号"卫星在轨几何检校对预定的0.15像素量测精度的要求.

高分七号卫星双波束激光测高仪在轨几何检校与试验验证

高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪,用于辅助两线阵光学相机实现1∶1万立体测图。由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化,激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移,直接影响激光测高精度。针对高分七号双波束激光测高仪,本文提出了由粗到精的“两步法”在轨几何检校方案。首先,构建单波束激光在轨几何检校模型,基于特殊波形分析来估算激光足印落点位置信息,实现单波束激光指向粗检校;然后,以单波束激光在轨几何检校模型为基础,构建双波束激光在轨几何检校模型,在大气延迟改正、潮汐改正等基础上,采用地面探测器阵列捕获光斑,实现双波束激光指向测距联合检校。最后,采用平静湖面上的激光测高数据和地面控制数据,分别验证激光检校后相对和绝对高程测量精度。试验结果表明:高分七号卫星激光高程测量相对精度优于0.06 m(1σ),平坦地区的绝对测高精度达到0.10 m(1σ)。

基于地面红外探测器的星载激光测高仪在轨几何定标

高精度在轨几何定标是星载激光测高仪有效应用的基础,在参考国外冰、云和陆地高程卫星(Ice,cloud and land Elevation Satellite,ICESat)卫星搭载的地球科学激光测高系统(Geo-science Laser Altimeter System,GLAS)几何定标的基础上,提出了一种基于地面红外探测器的星载激光测高仪几何定标方法。采用资源三号02星上搭载的国内首台试验性对地观测激光测高仪的真实数据开展了实验验证。实验结果表明:地面红外探测器能有效捕捉到激光测高仪对地发射的激光信号,几何定标方法能有效消除指向角的系统误差项,标定后平面绝对精度可提高到15.0 m左右,而华北某地高精度地形数据验证表明其绝对高程精度可提高到1.09 m,少量点高程误差小于0.5 m。虽然精度水平离国外GLAS还有一定差距,但相关结论能为后续国产激光测高卫星的优化设计、数据处理与应用提供参考。

关于电气自动化在电气工程中应用的探讨

随着电气工程的发展,电气自动化的应用逐步增多,加强电气自动化在电气工程中应用的探讨变得更加重要。文章以阐述电气工程中电气自动化的相关概念与应用特征为切入点,对电气自动化在电气工程领域的具体应用加以详尽叙述。

高分七号星载激光测高仪在轨几何检校与精度评估

高分七号卫星(GaoFen-7, GF-7)搭载了我国首台正式用于对地观测的星载激光测高仪,其测高精度备受国内外关注。文中系统性介绍了基于地形匹配、单片足印影像以及地面探测器阵列的3种检校方法,并利用同一地区GF-7星载激光数据,分别进行不同检校试验与验证,对比和分析3种不同检校试验后GF-7星载激光测高仪的高程测量精度。结果表明,基于地面探测器阵列的检校方法精度最高。以高精度机载LiDAR点云作为地面验证数据,GF-7星载激光测高仪经检校后波束1精度达到0.177 m,波束2为0.157 m;受限于检校所用的参考数据精度不足,其他2种检校方法精度相对较低,测高精度达到0.8 m。

利用GLAS激光测高数据评估DSM产品质量及精度优化

提出了一种利用卫星激光测高数据直接优化提升数字表面模型(DSM)产品精度的方法。选取境外中亚地区的资源三号DSM开展试验,通过采用多准则约束方法提取激光高程控制点,分别利用偏度、中值、线性、二次多项式等进行DSM误差修正,发现4种模型均能有效消除DSM系统误差,其中基于二次多项式的方法更适用于平地和丘陵地貌,线性模型更适用于高山地貌。试验验证了采用卫星激光测高数据优化境外DSM技术流程的可行性,最终可提高DSM的绝对高程精度。

资源三号03星激光测高数据处理与复合测绘应用

资源三号03星是自然资源部主持建造的用于1∶50000立体测图的陆地遥感业务卫星,该星装备了业务化的激光测高仪,主要用于获取高精度高程控制点。论文针对资源三号03星激光测高数据,研究了标准化测绘处理流程和高程控制点提取方法,在内蒙古苏尼特右旗和江苏苏州开展了精度验证,并选择黑龙江和河北两个实验区开展了复合测绘应用验证。精度验证结果表明,资源三号03星激光点在内蒙古苏尼特右旗平坦区域高程精度为(0.051±0.232)m,在江苏苏州城市建成区的激光点总体精度为(0.414±6.213)m,经高程控制点提取和质量标记后的激光点高程误差为(-0.526±0.624)m,能满足1∶50000测图高程控制需求。复合测绘应用表明,利用资源三号03星激光高程控制点,立体影像高程精度在黑龙江平坦地区能从5.27 m提高到2.58 m,河北太行山区能从11.25 m提高到4.45 m;无论是平地还是山区,资源三号03星激光高程控制点均能有效提高立体影像的高程精度并满足1∶50000测图需求。

资源三号卫星影像融合算法对比分析

我国第一颗高精度民用立体测绘卫星——资源三号卫星搭载了2.1m分辨率的全色相机和5.8m分辨率的多光谱相机,针对资源三号影像研究有效的影像融合算法对于提高资源三号的影像质量和应用范围具有很大意义。文章分析了Pansharp、Gram-Schmidt、Modified IHS、改进的SFIM和Brovey 5种融合算法,梳理了影像融合的质量评价指标体系,采用资源三号卫星影像覆盖的农田、城区、林地、裸地等不同类型的区域开展几种融合算法试验,并对试验结果进行了分析评价。实验结果表明,5种融合算法中,Pansharp融合算法对资源三号影像数据融合效果最优,Gram-Schmidt融合算法次之,其次为Modified IHS影像融合算法,改进的SFIM融合算法和Brovey融合算法融合效果较差。

资源三号卫星激光测距定轨精度分析

基于卫星激光测距定轨是目前遥感卫星在轨位置测量的重要手段之一,其测量精度关系到遥感卫星的应用水平。为了分析我国首颗民用立体测绘卫星——资源三号携带的国产激光角反射器在轨运行情况,该文利用全球激光联测期间卫星激光测距数据与GPS事后联合定轨结果,从遥感影像几何定位和轨道预报两个方面定量分析和评价卫星激光测距参与的定轨精度。试验表明,基于卫星激光测距与GPS定轨结果,影像几何定位无控精度较实时定轨精度提升1~2m,有效提升了卫星影像几何处理精度;轨道预报1d星下点位置较实际过境轨迹偏差优于250m,2d优于500m,1d预报侧摆精度达到0.035°,满足检校外业和成像计划精度需求。

光学测绘卫星地面检校场设计及测量应用

针对光学测绘卫星地面检校场地物几何和辐射参数的高精度、大范围、实时同步测量需求,文章分析了几何标志点定位、地物辐射特性、大气特性等地面测量的主要任务和作用,提出了集几何和辐射于一体的地面检校场综合测量方法,设计了贯穿卫星过境前、中、后全过程的地面检校场几何辐射测量技术流程,采用RTK GPS测量、自动气象站、太阳辐射计等多种仪器设备,实现了对靶标地物的精确放样布设、标志点的几何定位、大气特性与地物特性参数等测量。经资源三号卫星几何辐射检校试验结果验证,达到了光学立体卫星几何辐射检校场地物测量的技术要求,对提高测绘遥感卫星的几何和辐射质量以及定量化应用水平具有参考作用。

国产卫星激光在轨几何检校关键技术与应用

卫星激光测高是当前新兴的航天遥感技术,能主动获取地表离散点位的高程信息,可广泛应用于测绘高程控制、极地冰川监测、森林蓄积量估算、资源环境调查监测等.近年来发射的资源三号02/03、高分七号等测绘卫星纷纷装载了激光测高仪(图1).然而,受卫星发射振动或外太空环境影响,在轨激光载荷参数相对于卫星发射前地面实验室标定值出现较大变化,激光点初始几何精度无法满足测绘高程控制和自然资源监测等各行业应用需求.因此,迫切需要构建国产卫星激光检校理论与技术,为卫星激光数据高精度处理和定量化应用提供基础保障.