天绘一号卫星无地面控制点摄影测量关键技术及其发展历程

本文介绍了天绘一号卫星立项前的预先研究和试验工作、摄影测量研究历程框架以及关键的学术思想。EFP多功能光束法平差结果表明:无地面控制点目标定位精度达到工程技术指标,并与美国SRTM相对精度相当。此外,笔者还简要地介绍了国外主要传输型卫星无地面控制点摄影测量历程。     

无地面控制点卫星摄影测量探讨

为解决无地面控制点的卫星摄影测量(简称无控定位)这一国际难题,对国外具有代表性的几个"全球连续覆盖模式"光学摄影测量卫星的主要技术参数特征以及无控摄影测量模式、技术措施等方面进行了系统归纳,尽管各系统在无控定位上作了种种努力,但与美国1∶50 000比例尺制图标准(水平位置误差12m,垂直高程误差6m)相比,都存在一定距离,该文认为其不足的关键在于对星敏感器测姿误差的处理上。该文还特别介绍了天绘一号卫星工程达到这一标准的主要学术与技术措施,并列举了国内外检查点检测精度一致性的实例。     

在轨卫星无地面控制点摄影测量探讨

摄影测量卫星采用商用级星敏感器构成的测姿系统,其姿态测量存在不可忽视的低频和＂慢漂＂系统性误差,使得经过在轨标定后的星敏感器和三线阵CCD相机安装角转换参数产生额外的增量dφC、dωC、dκC。在一条航线内,这些增量可视为常量,依靠其在立体模型上表现的上下视差规律,在无地面控制点条件下,通过在光束法平差中增加对dφC、dωC及dκC补偿的措施,无地面控制点目标定位改善到11～22m左右。     

无地面控制点条件下卫星摄影测量的发展与现状

无地面控制点条件下, 卫星摄影测量研究与工程实践是世界各国在该领域中所面临的研究难点之一。本文介绍了在无地面控制条件下光学卫星摄影测量的研究发展和工程实践历程, 并对中国“天绘一号”卫星获取的影像实测结果进行分析, 结果表明, 中国在无地面控制条件下的卫星摄影测量研究与工程实践已居于国际领先地位。     

“天绘一号”卫星无地面控制点EFP多功能光束法平差

无地面控制点卫星摄影测量是实现全球测绘的有效手段。实现无地面控制点摄影测量主要途径包括:一是卫星姿态稳定度达到1×10^-6(°/s);二是高精度的姿态测定系统;三是摄影测量光束法平差处理。以往受制于技术等因素, 实现无地面控制点摄影测量只能依靠摄影测量光束法平差技术。“天绘一号”卫星研发了集相机在轨标定、全三线交会光束法平差、角元素低频误差补偿及偏流角效应改正为一体的EFP多功能光束法平差技术, 并通过“天绘一号”卫星影像数据对该技术进行了验证。实验结果表明:无地面控制点定位精度达到10.3 m/5.7 m(平面/高程), 满足测制1:5万比例尺地形图精度要求     

天绘一号无地面控制点摄影测量

介绍天绘一号卫星无地面控制点条件下摄影测量过程中关键技术,包括相机在轨标定、等效框幅像片(EFP)多功能光束法平差、角元素低频误差补偿以及偏流角效应的处理等,并给出了由生产单位提供的利用EFP多功能光束法平差软件的处理成果。大量处理结果表明,无地面控制点目标定位精度达到工程技术指标,精度达到美国SRTM水平。此外,文中还列出了有控制点目标定位的若干成果。     

利用激光测距数据处理线阵卫星摄影测量影像

以线阵CCD测量相机为有效载荷的传输型卫星是目前获取影像的有效途径。本文针对两线阵卫星影像摄影测量处理的相关问题,提出将激光测距数据用于相机焦距在轨标定和光束法平差的理论及数学模型,并进行了实验验证。实验表明利用激光测距数据参与两线阵影像处理,能够满足测制1∶10 000比例尺地形图精度要求。     

二线阵CCD卫星影像联合激光测距数据光束法平差技术

利用卫星影像进行无地面控制点条件下测制1∶1万比例尺地形图时,在现有技术水平状态下,高程精度难以满足。本文基于二线阵卫星影像成像特点,提出将二线阵影像联合激光测距数据进行光束法平差的理论,建立联合光束法平差的数学模型,并进行模拟试验。试验结果表明利用激光测距数据参与二线阵影像光束法平差,能有效改善航线模型系统变形,并保持较小的上下视差,可满足卫星影像无地面控制点条件下高精度定位要求。     

无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算

本文推导了星载测定外方位元素参与下,无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算公式。分别按姿态变化率为1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像、姿态变化率低于1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像以及LMCCD推扫式影像进行推算。各个估算公式均给出算例,供设计无地面控制卫星摄影测量工程应用。     

利用激光测距数据处理线阵卫星摄影测量影像

以线阵CCD测量相机为有效载荷的传输型卫星是目前获取影像的有效途径。本文针对两线阵卫星影像摄影测量处理的相关问题,提出将激光测距数据用于相机焦距在轨标定和光束法平差的理论及数学模型,并进行了实验验证。实验表明利用激光测距数据参与两线阵影像处理,能够满足测制1∶10 000比例尺地形图精度要求。     

基于广义点摄影测量的后方交会与前方交会方法研究

广义点摄影测量将传统的点摄影测量和当代发展的线摄影测量以及无穷远点理论综合升华,将摄影测量中处理的物理意义上的点扩展到数学意义上的广义点.本文主要研究广义点摄影测量理论下的后方交会和前方交会解算方法.分析评价了不同控制线分布情况对后方交会精度的影响;依据前方交会原理,对闭合直线段和圆进行了三维重建,取得了良好的效果.     

基于GPS的近景测量定位方法研究

本文介绍了基于GPS的近景测量定位方法所需硬件的集成方式及功能,分析了该方法定位的基本原理,并对试验结果进行了分析,验证该方法的可行性及定位精度.利用交向摄影方式,用一台相机,分别在两个摄站点获取同一范围的影像,利用数字罗盘测相机的姿态,GPS测摄站点坐标,利用单片后方交会及像对前方交会解求待定地物点的三维坐标,为不易...     

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.     

利用稀少卫星影像控制点生产1:10 000 DOM

针对在野外像控点测量困难区域如何使用控制点快速纠正高分辨率卫星影像的问题,本文提出了基于稀少像控点的区域网平差方法,以实现在高精度、强现势性DEM的限制下,利用卫星影像快速制作1:10 000 DOM。并以阿拉善盟测区为例,进行了精度评价。结果表明,使用稀少像控点即可满足1:10 000 DOM的精度,可实现基于稀少控制点的遥感影像快速生产,有效地解决控制点难以获取时,造成DOM精度低且生产进度缓慢的问题。该方法能够为沙漠、林区等控制点缺乏地区提供一定的借鉴与参考。