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基于拓展RPC模型的多源卫星遥感影像几何处理

秦绪文  
【摘要】:遥感对地观测是人类获取地球空间信息的重要手段之一,在经济社会发展和国防建设中发挥了重要的作用,面对日益丰富的多源高分辨卫星遥感影像,如何深入研究,建立一种包含线阵推扫式光学和合成孔径雷达卫星遥感影像在内的通用成像几何模型,实现统一成像几何模型的多源卫星遥感影像的几何处理,为有效利用多源遥感影像数据空间信息奠定基础,成为当前急需解决的任务。 本文在总结线阵推扫式光学和合成孔径雷达卫星遥感影像严格成像几何模型基础上,系统开展了通用成像几何模型——RPC及其拓展模型、RPC模型参数求解算法研究,以及基于RPC拓展模型的线阵光学推扫式和合成孔径雷达卫星遥感影像的几何处理,有如下几个主要创新之处: 在谱分析方法基础上,提出了无偏的RPC模型参数求解方法,有效克服了常用的岭估计参数确定困难,随意性大,改变了方程的等量关系等缺点,可以获得无偏的RPC模型参数。在对线阵推扫式光学卫星遥感影像RPC模型系统总结、试验的基础上,首次将RPC模型从应用的传统领域线阵推扫式光学遥感影像推广到合成孔径雷达遥感影像。在有限元内插思想基础上,对RPC模型进行了拓展,有效顾及了控制点残差对模型参数求解精度的影响,使拓展后模型在任意情况下均能取代线阵推扫式光学和雷达卫星遥感影像的严密成像几何模型进行摄影测量处理。在分析遥感影像几何变形的基础上,提出基于拓展RPC模型反变换的正变换方法,该变换具有很高的精度。 开展了基于RPC拓展模型的卫星遥感影像几何处理研究。详细推导了基于拓展RPC模型的空间后方交会、空间前方交会以及区域网平差等基础方程;开展了基于拓展RPC模型的包含线阵光学推扫式和合成孔径雷达等多源卫星感影像在内的几何纠正和区域网平差试验,试验充分验证本文提出的拓展RPC模型可以用于多源卫星遥感影像几何处理 在有限元内插基础上,提出了一种基于有限元像素坐标变换方法,有效顾及了地形起伏对像点位移的影响。传统的几何纠中主要采用基于平面格网的重采样,没有考虑格网内部地形起伏对影像纠正精度的影响,本文基于三维有限元内插原理提出了不仅在水平面上,而且在垂直方向实行网格控制的基于有限元像素坐标变换方法,有效顾及了地形起伏对像点位移的影响,提高了纠正精度。 在以上理论、算法研究的基础上,自主研发了一套基于拓展RPC模型的包含线阵推扫式光学和合成孔径雷达SAR卫星遥感影像在内的几何处理软件原型系统,并用于本文全部试验,实现了多源卫星影像的对地目标精确定位。


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