多源異構遙感影像聯合定位模型研究

程春泉

1.中國測繪科學研究院，北京100039；2.中國礦業大學環測與測繪學院，徐州221116

多源異構遙感影像聯合定位模型研究

程春泉1，2

1.中國測繪科學研究院，北京100039；2.中國礦業大學環測與測繪學院，徐州221116

在分析不同載體和不同傳感器影像定位模型的基礎上，對現有航空航天光學與雷達遙感影像的構像方程和定位模型進行改造或重建，并從構像方程、軌道姿態精化模型和測量數據處理等方面著手，在內定向和軌道姿態測量精度較高的條件下，通過對傳感器參數和平差參數的配置，實現多源異構遙感影像一體化“空中三角測量”處理技術，實現稀少（無）地面控制點條件下不同源遙感影像的單獨或聯合定位。論文完成的主要工作有：

（1）地心直角坐標系中構建航空遙感影像的定位模型，相對于切面直角坐標系和地圖投影坐標，不用考慮地球曲率影響，減少了POS數據的轉換，有利于多源影像和多源數據的聯合處理；將飛行向切面直角坐標系作為姿態參考基準的方法，克服了地心坐標系0°～360°范圍姿態角的解算奇異與多解問題。

（2）通過對偏流角的適應性處理，直接在地固地心直角坐標系中建立航天影像的構像方程，不用考慮地球自轉等參數，使得地心坐標系中的構像方程更簡潔實用；將軌道修正模型建立在飛行坐標系中，與軌道系統誤差規律相適應，方便水平方向和航高方向的定權，適合大跨度航天遙感影像的定位；建立了基于共線方程與基于像元視線向量定位模型間的內在聯系，使得航天遙感影像的軌道姿態精化、像點坐標與地面點坐標正反算易于實現。

（3）構像方程是攝影測量中最基本最重要的公式，論文以外方位元素作為定向參數，根據側視雷達成像的距離條件和波束中心共面（range－coplanarity，R－Cp）條件構建簡潔嚴密的側視雷達遙感影像幾何構像模型－距離共面方程，距離方程反映了雷達影像距離向的成像機理，包含姿態方位角的共面方程反映了雷達影像方位向的成像機理，像點坐標顯函數形式的距離共面方程使得數據平差處理時像點坐標作為攝影測量獨立觀測值的屬性得到體現，使雷達影像的攝影測量數據處理容易利用光學影像成熟的算法。論文以距離共面方程為基礎，給出一套包括糾正、立體定位、區域網平差等內容在內的航空航天側視雷達影像定位理論和方法。

（4）對論文所建立的不同影像定位模型進行概括，以外方位元素作為統一的定向參數，以地固地心直角坐標系作為統一的物方坐標系，以聯合平差作為統一的數據處理方法，以軌道（航跡）姿態多項式精化模型和像點坐標顯函式的構像方程為基礎，通過對傳感器參數和平差參數的配置，實現多源異構遙感影像空三的一體化處理。對于無傳感器幾何參數的影像，提出基于等效傳感器的遙感影像嚴密定位技術，給出幾種等效傳感器參數的獲取方法，擴展了嚴密定位模型的應用范圍。模型實現了稀少或無地面控制點條件下的單源或多源影像糾正、立體定位及區域網平差。

（5）給出一種不包含地面點坐標未知數的改化后法方程系數矩陣的直接填寫方法，省去誤差方程和法方程地面點坐標未知數系數的存儲空間；對影像定位定向參數去相關性方法進行比較試驗和總結，得出一些對遙感影像定位有指導性的結論；將計算機仿真技術引入遙感影像定位的誤差影響因素、定向參數相關性影響分析領域，為復雜的遙感影像嚴密定位誤差研究提供一個定量化、可視化的分析工具。

（6）編寫適合多傳感器影像聯合空三處理的軟件原型，通過對傳感器參數的配置，實現不同傳感器影像的單獨或聯合定位。并選擇有代表性的9種不同類型傳感器影像進行單獨和聯合定位試驗，包括航空框幅式影像區域網平差、航空三線陣ADS40影像區域網平差、環境災害監測衛星單線陣寬覆蓋影像正射糾正、點掃描式紅外影像的正射糾正、大跨度SPOT5／HRS立體條帶影像區域網平差、航天三線陣ALOS／PRISM影像定位、克萊門汀月球面陣衛星影像定位、機載SAR遙感影像定位、星載SAR遙感影像定位、航空線陣影像與航天線陣影像的聯合定位、星載線陣與星載SAR影像的聯合定位、航空線陣與星載SAR影像的聯合定位等系列試驗，驗證所建立的一體化空三模型的可行性。

Research on Combined Positioning Model of Multi－source Heterogeneous Image

CHENG Chunquan1，2
1.Chinese Academy of Surveying and Mapping，Beijing100039，China；2.School of Environmental and Spatial Informatics，China University of mining ＆Technology，Xuzhou 221116，China

P236

D

1001－1595（2012）01－0629－01

2011－06－21

程春泉（1972—），男，副研究員，2010年6月獲得中國礦業大學攝影測量與遙感專業博士學位（指導教師：鄧喀中教授、張繼賢研究員），研究方向為數字攝影測量。

Author：CHENG Chunquan（1972—），male，associate researcher，he received his doctorate in photogrammetry from School of Environmental and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology in June 2010，majors in digital photogrammetry.

E－mail：cspring＠casm.ac.cn