多源異構(gòu)遙感影像聯(lián)合定位模型研究.pdf

1、本文在分析不同載體和不同傳感器影像定位模型的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有航空航天光學(xué)與雷達(dá)遙感影像的構(gòu)像方程和定位模型進(jìn)行了改造或重建，并從構(gòu)像方程、軌道姿態(tài)精化模型和測(cè)量數(shù)據(jù)處理三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)著手，在內(nèi)定向和軌道姿態(tài)測(cè)量精度較高的情況下，通過(guò)對(duì)傳感器參數(shù)和平差參數(shù)的配置，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)遙感影像一體化“空中三角測(cè)量”處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)稀少(無(wú))地面控制點(diǎn)多源異構(gòu)遙感影像的聯(lián)合定位。論文完成的主要工作及貢獻(xiàn)有：(1)構(gòu)建了地心直角坐標(biāo)系中航空光學(xué)影像的構(gòu)像方程和

2、定位模型地心直角坐標(biāo)系中構(gòu)建了航空遙感影像的定位模型，相對(duì)于地球橢球切面直角坐標(biāo)系和地圖投影坐標(biāo)，不用考慮地球曲率影響，減少了POS數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，有利于多源影像和多源數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理；將飛行向切面直角坐標(biāo)系作為姿態(tài)參考基準(zhǔn)的方法，克服了姿態(tài)角解算奇異與多解問(wèn)題。
　　(2)在地固地心直角坐標(biāo)系中構(gòu)建了航天光學(xué)影像的構(gòu)像方程和定位模型
　　通過(guò)對(duì)偏流角的適應(yīng)性處理，直接在地固地心直角坐標(biāo)系中建立了航天影像的構(gòu)像方程，不用考慮地球自

3、轉(zhuǎn)等參數(shù)，使得地心坐標(biāo)系中的構(gòu)像方程更簡(jiǎn)潔、實(shí)用性更強(qiáng)；將軌道修正模型建立在飛行坐標(biāo)系中，與軌道系統(tǒng)誤差規(guī)律相適應(yīng)，方便水平方向和航高方向的定權(quán)，更適合大跨度航天遙感影像的定位；建立了基于共線(xiàn)方程與基于像元視線(xiàn)向量的定位模型間的內(nèi)在聯(lián)系，使得航天遙感影像的軌道姿態(tài)精化、像點(diǎn)坐標(biāo)與地面點(diǎn)坐標(biāo)正反算更易于實(shí)現(xiàn)。
　　(3)構(gòu)建了基于外方位元素的雷達(dá)影像構(gòu)像方程和定位模型
　　構(gòu)像方程是攝影測(cè)量中最基本最重要的公式，本文以外方位元

4、素作為定向參數(shù)，基于距離和共面條件構(gòu)建了一種側(cè)視雷達(dá)遙感影像簡(jiǎn)潔嚴(yán)密的構(gòu)像方程。該方程反應(yīng)了雷達(dá)影像距離向和方位向的成像機(jī)理，平差時(shí)像點(diǎn)坐標(biāo)作為攝影測(cè)量獨(dú)立觀(guān)測(cè)值的屬性得到體現(xiàn)，使雷達(dá)影像定位更易融入攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理的成熟算法。論文以距離共面方程為基礎(chǔ)，給出了一套包括糾正、立體定位、區(qū)域網(wǎng)平差、匹配幾何預(yù)處理等內(nèi)容在內(nèi)較為完整的航空航天側(cè)視雷達(dá)影像定位理論和方法。
　　(4)實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)遙感影像空中三角測(cè)量的一體化處理
　

5、　對(duì)本文所建立的不同影像定位模型進(jìn)行概括，以外方位元素作為統(tǒng)一的定向參數(shù)，以地固地心直角坐標(biāo)系作為統(tǒng)一的物方坐標(biāo)系，以聯(lián)合平差作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理方法，以軌道姿態(tài)多項(xiàng)式精化模型和像點(diǎn)坐標(biāo)顯函式的構(gòu)像方程為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)遙感影像空三的一體化處理，通過(guò)對(duì)傳感器參數(shù)和平差參數(shù)的配置，實(shí)現(xiàn)多源影像的單獨(dú)或聯(lián)合定位。對(duì)于無(wú)傳感器幾何參數(shù)的影像，提出了基于等效傳感器的遙感影像嚴(yán)密定位，給出了幾種等效傳感器參數(shù)的獲取方法，擴(kuò)展了嚴(yán)密定位模型的應(yīng)用

6、范圍，簡(jiǎn)化了一些影像的定位處理。模型的解算對(duì)控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)沒(méi)有要求，模型本身不受地球曲率的影響，不受影像地面覆蓋范圍的限制。
　　(5)對(duì)大規(guī)模遙感影像區(qū)域網(wǎng)平差的解算與影像定位方位元素相關(guān)性問(wèn)題進(jìn)行了研究
　　給出了一種不包含地面點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)的改化后法方程系數(shù)矩陣的直接填寫(xiě)方法，省去了誤差方程系數(shù)的和法方程地面點(diǎn)坐標(biāo)未知數(shù)系數(shù)的存儲(chǔ)空間；對(duì)影像定位定向參數(shù)去相關(guān)性方法進(jìn)行了總結(jié)比較試驗(yàn)，得出一些對(duì)遙感影像定位聯(lián)合平差有指導(dǎo)性

7、的結(jié)論；將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入遙感影像定位的誤差影響因素、定向參數(shù)相關(guān)性影響分析領(lǐng)域，為復(fù)雜的遙感影像嚴(yán)密定位誤差研究提供了一個(gè)定量化、可視化的分析工具。
　　(6)對(duì)所提出的理論方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證
　　以論文所提出的理論方法為基礎(chǔ)，編寫(xiě)了適合多傳感器影像聯(lián)合空三處理的軟件原型，通過(guò)對(duì)傳感器參數(shù)的配置，實(shí)現(xiàn)了不同傳感器影像的單獨(dú)或聯(lián)合定位。論文選擇了有代表性的9種不同類(lèi)型傳感器影像進(jìn)行了單獨(dú)和聯(lián)合定位試驗(yàn)(涉及影像的糾正和立體定