国外大幅面航空测绘像机系统的最新进展

随着互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器技术的发展,航空测绘像机系统取得了重要进展,国外出现了多型横向等效幅宽超过3万像元的大幅面航空测绘像机系统,可帮助高效实施大区域航空测绘任务。本文围绕国外大幅面航空测绘像机系统的进展,调研分析了100 MP级中等幅面像机的现状和大幅面航空测绘像机系统的总体情况,重点介绍了国外商用航空测绘像机系统生产商的典型系统,分析了不同像机系统的技术特点,并对典型航空测绘像机系统的应用情况进行了总结,以期为我国后续发展相关系统提供借鉴。

ICESat激光高程点辅助的天绘一号卫星影像立体区域网平差

无地面控制点(简称无控)区域网平差是实现卫星影像无控测图的一项重要技术,对于境外和外业测控困难区域的测图具有重要意义。然而,无控区域网平差的定位精度一般难以满足对应比例尺测图规范要求。利用公开、可稳定获取的公众地理信息数据辅助区域网平差,是提高卫星影像无控定位精度的有效途径,其中ICESat激光高程点便是一种良好的高程控制数据。为了提高天绘一号卫星影像无控定位精度,本文提出ICESat激光高程点辅助的卫星影像模型法立体区域网平差方法。首先,以30 m分辨率SRTM估算的地形坡度作为限制条件,结合激光高程点自身质量评价信息,自动提取高质量ICESat激光高程点;其次,利用自动匹配的连接点进行模型法自由网平差,实现卫星影像几何定位精度的相对一致性(内部一致性);最后,将激光高程点自动量测至卫星影像作为控制点,其平面坐标根据自由网平差结果前方交会计算而得,高程坐标取自激光点高程,再次进行区域网平差精化定向参数,提高卫星影像的绝对高程精度。最后本文利用山东全省的天绘一号卫星影像进行试验,验证了本文方法的有效性和可行性。

基于天绘一号卫星多光谱影像的海岸线自动提取方法

针对常规人工海岸线测量方法耗费人力物力、效率低、工作环境相对危险,难以快速反映海岸线动态变化的问题,提出一种基于天绘一号卫星多光谱影像的海岸线自动提取与分类方法。所提方法首先结合NDWI指数和水平集模型实现全自动水边线提取,然后采用面向对象分割技术和空间拓扑关系提取临海地物基元,最后结合遥感影像海岸线解译标志建立决策树完成临海基元的分类与海岸线提取。实验表明,海岸线提取结果能够作为1∶2.5万海图测制与更新的参考数据。

天绘一号卫星影像融合及其质量评价

以南京市天绘一号卫星影像为实验数据,运用IHS变换、Brovey变换、Wavelet变换、PCA、Pansharp等遥感影像融合方法对其全色和多光谱影像进行融合,并对5种方法的融合结果进行了定性和定量分析。实验结果表明,IHS变换法和Pansharp法能显著增强融合影像的光谱信息,提高融合影像的空间分辨率。

天绘一号03星无控定位精度改进策略

“全球连续覆盖模式”传输型摄影测量卫星系动态摄影,无控定位模式下难以达到框幅式像片定位水平.本文在天绘一号已有研究基础上,深化03星摄影测量无控定位精度改进模式的探讨研究.在相机参数在轨标定中增加对相机内方位元素的附加改正,解决相机结构宽高比(卫星条带摄影覆盖宽度与卫星轨道高度的比值)太小对主距标定结果的影响,进而削弱系统误差,提高卫星影像的平面定位精度.通过境外地区检测,无控定位精度达到高程2.4m (RMS),平面3.7m (RMS).检测结果表明,只依靠星上GNSS接收机、星敏感器,利用相机参数在境内标定结果,“全球连续覆盖模式”单航线卫星影像无控定位结果达到理论设计指标.

基于数字检校场的“天绘一号”卫星在轨几何定标

为了提高"天绘一号"卫星在轨几何定标的效率和精度,文章提出一种利用数字检校场(数字正射影像和数字高程模型)、基于简化的卫星几何定位模型的在轨几何定标方法。该方法利用卫星影像与数字正射影像自动匹配得到同名点的平面位置、由数字高程模型获得高程位置,得到大量地面控制点,再基于简化内外方位元素误差补偿模型,利用多轨数据求解系统误差改正参数,实现了几何定标。精度检测表明,经过定标后,无控定位平面误差由初始约100m,提升至10.5m(一倍中误差);基于内方位定标结果,文章实现了基于虚拟线阵算法的高分影像子条带合成和多光谱配准,并实现了优于0.3像素的内部符合精度。

“天绘一号”卫星中级产品质量控制方法研究

"天绘一号"卫星提供多种影像产品以满足不同用户的需求,其中卫星中级产品以有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient,RPC)形式分发给用户,用于各类测绘处理。该形式既能实现传感器技术参数的隐藏,又能达到与严格几何模型相当的定位精度。为用户提供高质量(quality,下同)、规范化的各级尤其是中级卫星数据产品,是航天测绘的重要职责。文章对"天绘一号"卫星中级产品基于RPC模型立体定位的质量控制方法进行了研究,文中介绍了"天绘一号"卫星基本情况及中级产品处理流程,给出了基于RPC模型的立体定位方法,提出了基于Virtuo Zo SAT和RPC立体定位的三线阵影像邻轨接边精度检测质量控制方法,并编写了基于RPC模型立体定位的质量控制软件。通过试验及实际应用情况表明,该方法能够有效检测中级产品精度,质量控制软件的编写提高了质检效率,保障了产品质量。文章的研究成果不仅可为同类测绘卫星数据成果质量控制工作提供参考,也将为后续"天绘"系列卫星数据成果质量控制自动化提供技术基础。

天绘一号三线阵相机在轨几何参数精化

为了找到适合天绘一号卫星三线阵相机在轨几何精化的模型和算法,首先分析了外方位线元素误差在几何参数精化中的影响,然后通过对定姿数据的预处理,消除了其中含有的高频噪声,并用正弦函数补偿了卫星平台飞行过程中的低频抖动,为三线阵相机每个镜头设计了姿态角常差模型。此外,根据传统的附加参数模型,构建了直接以像素坐标为观测值的内方位元素模型,并使用单侧有控外推的方式,确定最佳的精化模型参数组合及求解策略。试验表明,采用本文的精化方案,利用合理分布的控制点,天绘一号能达到平面精度约1 GSD,高程精度约0.8 GSD。

天绘一号卫星高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角在轨标定方法研究

通过对天绘一号卫星摄影原理的分析,建立了在轨标定高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角的几何模型,并利用天绘卫星影像数据进行了相关试验。试验结果表明:该方法可行,精度较高,与可供参考的地面实验室定标结果较为接近,高分辨相机与三线阵正视相机夹角标定的两种结果相差1′左右,多光谱相机与三线阵正视相机夹角标定的两种结果相差5′左右。同时,计算分析了卫星定轨误差和地面控制点精度对夹角的影响。该方法模型简单,易于理解,解决了目前天绘一号卫星高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角仅有地面实验室标定结果,缺乏有效在轨标定方法的问题,对于影像的融合、纠正及高级产品的生产具有重要意义。

基于辐射状靶标的天绘一号卫星CCD相机分辨率在轨检测

分辨率是表示摄影成像系统和评价影像质量的重要指标,准确把握成像系统的分辨率在轨变化情况,关系到遥感影像的合理有效利用。本文采用地面铺设辐射状靶标的方法,利用天绘一号卫星获取的靶标影像,对搭载的CCD相机分辨率进行在轨检测,计算了成像系统沿轨和垂轨方向的分辨率,简要分析了检测结果的合理性。

天绘一号卫星影像与行时对应关系检查方法研究

天绘一号卫星是一颗传输型立体测绘卫星,其职能是实现全球无控精确定位。为此,后期处理过程中需要准确获知每行影像摄影时刻的卫星姿态和轨道数据,卫星产品中的行时文件起到了影像与姿轨数据对应的桥梁作用。本文在分析影像数据、行时文件、辅助数据3者间关系的基础上,通过试验方式验证了1A级影像与行时不对应时对产品定位精度的影响,最后提出了一种有效检查影像与行时文件对应关系的方法,并对该方法进行了试验验证。

RPC模型立体定位在天绘卫星产品质量控制中的应用

天绘一号卫星1B级产品以RPC参数形式分发给用户,既保证了产品精度,又实现了传感器技术参数隐藏。本文介绍了天绘卫星RPC模型的定义,给出了基于RPC模型的立体定位方法,针对1B级产品三级验收流程编写了基于RPC模型立体定位的三级验收软件,并以此为基础介绍了RPC模型立体定位在1B级产品质量控制中的应用。

天绘一号卫星及其应用

天绘一号卫星属于地形地貌测绘类光学基础测绘卫星,天绘一号01星是我国第一颗传输型立体测绘卫星,于2010年8月24日发射,02星于2012年5月6日发射,目前,双星组网运行稳定。天绘一号03星计划在2015年择机发射。未来,天绘一号将始终保持至少有2颗星同时在轨运行,并且随着行业技术的发展,不断提高影像质量和产品精度，满足国民经济建设对地理影像数据的需要。

基于MTF的天绘一号卫星多光谱相机分辨率检测

研究了地面靶标检测成像系统的调制传递函数(MTF);介绍了利用MTF间接获取天绘一号多光谱相机分辨率的方法。结果表明,此方法可行,取得了可靠的检测结果。

天绘一号卫星相机的辐射交叉定标研究

利用Landsat8影像数据对天绘一号卫星多光谱传感器进行交叉定标,选取已有场地定标结果的均匀场,以及两个传感器在该场地的同步观测数据,利用回归分析得到定标公式的增益和偏置;并将结果与历史场地定标结果进行对比,增益的相对误差分别为5.5%、7.1%、7%和4.2%。结果表明,该方法获得的定标系数精度与天绘一号(TH-1)卫星在轨场地定标精度有很好的一致性,达到了业务化运行的定标精度要求。

天绘一号卫星1B级产品生产及应用

天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘卫星。介绍了天绘一号卫星的基本情况及其产品分类特征和详细介绍了1B级产品的生产过程,给出了RPC参数的实现方法,并从测绘和遥感2大领域介绍了该卫星产品的应用范围和应用前景。

基于天绘一号卫星三线阵影像立体匹配的自动云检测

有云场景对立体影像的自动地形提取带来很大影响，检测云区、利用无云区域的影像进行立体匹配获得DSM（Digital Surface Model），也是DSM自动化生产必须考虑的一个问题。本文基于云一般与地表分离的知识，利用密集匹配的DSM数据和参考DEM数据，结合高程与影像灰度信息提取出云区域，同时解决了云区域自动检测和地形提取。通过天绘一号卫星影像数据进行试验，无雪情况下云提取的正确率能达到95％；自动匹配的DSM也能有效地剔除云等因素的干扰，利用已有DEM数据进行修补，提高了成果质量。

航天测绘遥感数据质量管理研究

提高航天测绘遥感数据的质量管理水平具有重要的意义。本文在引入数据质量概念的基础上,剖析影响航天测绘遥感数据质量的各类因素,提出该数据质量管理的PDCA模型;结合航天测绘遥感数据质量改进中出现的四类质量问题,完成数据清洗模型的构建,为实现数据质量管理与改进的自动化提供理论参考。

提高“天绘一号”卫星条带影像拼接精度的技术探讨

"天绘一号"卫星2m全色相机焦平面共8片TDI-CCD器件,分上下两行品字形交错排列组成。目前地面处理系统采用基于SIFT特征点匹配的分段线性拼接算法,将8片条带影像进行拼接。然而受地形起伏、云层移动、影像对比度等多种因素影响,易出现局部拼接错位现象,条带拼接精度不高,降低了卫星的使用性能。为解决上述问题,文章重点分析了影响拼接精度的因素,并提出了基于分段线性拼接和拼接区域逻辑自适应影像增强技术的影像拼接方法。经过大量试验验证,该方法有效地解决了长条带影像拼接参数不一致、拼接区域影像对比度不高等问题,提高了器件片间拼接精度,在"天绘一号"卫星条带影像的拼接中取得了良好的应用效果。

基于有理函数“天绘一号”影像无控制正射纠正

文中根据影像正射纠正的基本原理和方法,利用有理函数模型和天绘一号三线阵影像自身生成的DEM数据,实现天绘一号影像的正射纠正,并依据无控制条件下的影像纠正精度估算公式对影像正射纠正精度进行估算,按此方法在东北区域制作DOM,然后利用天绘一号卫星摄影参数检测场的航空影像成果对纠正的精度进行验证,实验结果表明,在天绘一号三线阵影像生成的DEM支持下进行天绘一号影像正射纠正具有较高的精度,能够满足制作1∶5万正射影像精度的要求。