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IKONOS卫星立体像对几何模型解算及三维定位精度分析

丁琼  
【摘要】: 近几年来,高分辨率卫星可见光遥感在技术上有了很大提高,航天摄影测量逐步摆脱仅停留在中小比例尺地形图测绘的局面,成为较大比例尺地形图测绘的可选方法之一。随着IKONOS商业卫星的发射成功,高分辨率遥感卫星影像受到众多国家学术界及商业界的广泛关注。然而,IKONOS卫星属CCD扫描成像,飞行高度大、成像光束窄,因而其传感器方位元素之间存在非常强的相关性,致使方位元素的解算变得极为困难;而且,商家出于技术保密,一般不会向用户提供传感器的方位元素信息,因此,一种独立于传感器的通用模型——有理函数模型(Rational Function Model,简称RFM)应运而生。 本文针对高分辨率卫星立体定位处理技术,重点研究了IKONOS卫星的传感器几何模型——有理函数模型,并实验探讨模型确定及三维重建的方法。具体来说,论文完成了如下研究内容并得到相关结论: 1、论文研究了IKONOS卫星的成像机理及各种典型传感器模型,并着重研究了IKONOS的传感器模型; 2、探讨了有理函数模型中有理多项式系数(RPC)参数确定的两种方法:独立于地形(Terrain independent)与基于地形(Terrain dependent)的解算方法,以及基于这两种方法解算出的RPC系数进行三维重建过程。 3、独立于地形方案是没有地面控制信息的加入,基于严密模型计算模型系数。由于传感器模型参数无法获知,论文主要就有理模型的不同阶数从像方进行比较分析。研究表明一阶模型精度较差,二阶模型精度有较大提高,三阶模型精度和二阶保持在一个水平,因此有理函数模型主要作用在二阶模型上。 4、基于地形方案由于解算精度与地形严格相关,因此制定不同的地面控制点(GCP)布设方案,在考察解算RPC精度的同时,考察GCP的布设对RPC的影响。实验结果显示,RPC的精度因GCP的布设不同而有较大差异,在影像四个角点布设控制点定位精度最高。 5、基于IKONOS立体像对进行三维重建分析及精度评定。研究结果表明,商家RPC的测绘精度,在无控制点信息加入的情况下可达到:X、Y、Z方向中误差分别为1.199m、0.866m、0.842m。达到IKONOS的1m标称精度。基于地形解算RPC精度为X:0.456m,Y:1.232m,Z:1.130m。因此,在未知传感器模型参数或无法获取商家RPC时,可用此方法解算。此外,提取出的DTM城区精度明显高于山区精度,这可归因为山区地形特征点少,影像匹配困难,从而导致精度降低。


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