“天绘一号”卫星工程建设与应用

概括“天绘一号”卫星工程的建设历程和卫星系统的使命任务;介绍了卫星系统和相机载荷的能力与技术参数;重点阐述了“天绘一号”卫星无地面控制条件下的摄影测量关键技术, 包括LMCCD相机体制、航天摄影测量相机参数在轨标定技术以及无地面控制点条件的三线阵EFP影像平差技术等的运用, 通过工程实践, 达到了工程技术指标要求;最后介绍数据应用情况, 提出“天绘一号”卫星的发展设想, 为了解“天绘一号”卫星工程提供了基本参考。     

卫星三线阵CCD影像光束法平差研究

简单回顾了"定向片法"和"EFP法"计算外方位元素的原理,指出仅仅利用三线阵CCD影像及地面控制点的空中三角测量,不能实现单航线角隅各一个控制点的平差计算模型与实地的相似性(不计像点观测误差)。利用EFP法空中三角测量的原理,进一步分析了其原因,提出了在相邻EFP像片之间增设连接点,同时要求在航线首末基线范围内的连接点带地面坐标或连接点在其左、右EFP像片上的坐标之一是其真中心投影坐标。在其控制下,平差结果实现了包括基线数B=2在内的单航线平差计算的模型基本与实地相似,并列出了在多种情况下利用计算机模拟数据进行平差精度统计的结果。最后就解决连接点真中心投影坐标获取问题,对三线阵CCD相机提出了附加要求,即在正视CCD线阵右侧附加两个1500像元×1500像元(或更小)的CCD面阵的构想方案。     

空间数据立方体分析操作原理

提出了空间数据立方体的分析操作,即主要由概括分析、局部分析、全局分析和旋转分析组成,并叙述了它们的功能和结构及分析操作的详细过程。     

选权迭代定位粗差时权函数参数之功能

本文研究了幂函数型权函数的参数与定位粗差能力的关系。提出了权函数基本变量的幂取值范围为-2.5~-4.0;计算权的基本变量对于第1,2次迭代用\     

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。     

卫星摄影测量LMCCD相机的建议

建议在平行排列的三线阵CCD相机的正视阵列上下端两侧各附加一个128×128像元小面阵CCD,构成线阵、面阵混合配置的相机.卫星推扫摄影时,每经历(ftanα/10)/pixel时间(取样周期),附带记录小面阵影像.采用"等效框幅"(equivalence frame Dhoto并简写为EFP)[1]光束法平差,应用三线阵CCD影像及小面阵影像,实现了单航线四控点(航线首末端四角隅各一个控制点)空中三角测量,取得与相同参数的框幅像片平差相当的结果.而且平差精度受卫星飞行姿态变化率影响甚微.采用与MOMS-02/D2相类似的参数进行数值模拟计算,给出了B≥2航线空中三角测量精度统计,说明了LMCCD相机影像空中三角测量的效能.以上f=正视相机主距,α=前视光线、后视光线与正视光线的夹角,B=正视影像投影中心与前、后视影像投影中心距离.     

航空三线阵CCD影像测制城市数字正射影像

提出了利用三线阵ＣＣＤ相机测制城市数字正射影像和建立三维模型与目标,开展航空直接获取数字影像的摄影测量。着重讨论了利用三线阵ＣＣＤ影像计算自由外方位无素并生成模型ＤＥＭ然后利用少量控制点建立地面－模型坐标转换关系,生成地面坐标系的ＤＥＭ和正射影像。     

卫星摄影三线阵CCD影像的EFP法空中三角测量(二)

4 平差方案及模拟数据平差实验4.1 自由网+控制点空中三角测量由前方交会(2.1)式,后方交会(2.2)式以及外方位元素平滑制约条件(2.3)式,可以构成类似经典的光束法空中三角测量,但由于EFP像点坐标是推算出来的,所以控制点不宜直接参与平差过程.于是平差要分成自由网平差及利用控制点作三维线性变换两个步骤.另一方面,卫星摄影中起始角元素大约在±0.5°左右,对于经典空中三角测量,角元素起始近似值均可按零处理.但在EFP平差中,φ角起始值φ0对空中三角测量,像元素起始近似值均可按零处理.在EFP平差中,φ角起始值φ0对整条航线的几何状态影响很大,必须采用特殊的程序预先加以确定.我们采用不断步进φ角值,比较由前方交会及(1.2)式计算的Y视差的均方根值最小者,即作为φ的最佳起始值.平差框图见图4.     

提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能

利用数字模拟方法,进一步探讨了类似MOMS-02参数的卫星三线阵CCD影像单航线、航线首末4角隅设一个控制点(以下简写为单航线4控点)的空中三角测量高程精度低的问题。研究得出,宽高比特别小(1:9)只是原因之一,更主要的因素还在于平差整过程数学关系带有近似性(包括EFP法和定向片法)。提出了改善精度的措施,并拟订了提高卫星三线阵CCD影像空中三角测量精度及摄影测量覆盖效能的系统。模拟计算表明,航线长度可以≥2B,在有外方位元素或无外方位元素少量控制点条件下,不论二线交会区,还是三线交会区均可达到高程精度为6m的摄影测量成果。