[發明專利]一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法

有效

• 申請號: 201410071457.1
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103823981A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張永軍;萬一;黃心蕙;凌霄
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01C11/34
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

1.一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1、數據準備；

準備好區域網中影像的連接點匹配結果、控制點物方坐標、控制點像方坐標、對應區域的DEM數據以及將DEM由其本身坐標系轉為WGS-84下的經緯度坐標系的參數；

步驟2、獲取虛擬高程觀測值；

將同名連接點進行關聯，結合DEM數據利用“多像迭代反投影方法”，得到連接點的物方平面坐標，并以物方平面坐標對應的DEM高程數據作為該連接點的虛擬高程觀測值h；

步驟3、高程觀測值定權；

高程觀測值的權值的計算公式為：式中σ₀為單位權中誤差；σ_h為步驟2中獲取的高程觀測值的中誤差，σ_h取決于DEM本身的精度和區域網中衛星影像的直接定位精度；

步驟4、組建法方程并求解；

通過步驟2和步驟3，連接點都被轉化為高程控制點，根據有理函數成像模型和像方仿射糾正模型列出光束法區域網平差的誤差方程組并組建法方程組，利用最小二乘法求法方程組，得到成像模型糾正參數改正值的最小二乘解、每個誤差方程的殘差，然后更新所有模型糾正參數，計算出當前的殘差的單位權中誤差估計值；

步驟5、迭代進行步驟2至步驟4，直到平差結果的殘差中誤差的改變量小于給定的閾值，平差結束，得到每張影像的仿射糾正參數和所有連接點的物方坐標。

2.根據權利要求1所述的一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法，其特征在于：所述步驟2中的“多像迭代反投影方法”利用不同分辨率的影像上的同名像點具有不同的精度，以得到最優的DEM內插高程值，其具體步驟為：

步驟2.1、求解DEM的平均高程值，作為物方點高程的初始值；

步驟2.2、將物方點高程設為定值，將有理函數成像模型和像方仿射糾正模型針對連接點的物方平面坐標線性化，列出該物方點對應的所有像點的誤差方程組，通過最小二乘法迭代求解出物方點當前的平面坐標；

步驟2.3、在步驟2.2求解的物方點平面位置處，內插出DEM的高程，比較這一高程與物方點高程的差絕對值，如果該值大于閾值，則將該高程內插值作為連接點高程，再進行步驟2.2，如果該值小于閾值，則該點迭代結束，內插出的高程即該點“多像迭代反投影”法的結果。

3.根據權利要求1或2所述的一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法，其特征在于：所述的高程觀測值的中誤差大小σ_h通過以下公式計算：

σh=σH2+(G·σP)]]>

式中，σ_H為DEM本身的中誤差；σ_P為衛星影像的平面“直接定位誤差”；G為常數，其意義為衛星影像的平面直接定位誤差方向上測區坡度正切值的標準差，基于地面坡度的方向無關性通過統計DEM的x方向的坡度正切值的平方平均數作為G的估值。

4.根據權利要求3所述的一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法，其特征在于：所述σ_P的估算方法的步驟為：

步驟3.1、利用步驟2中的“多像迭代反投影法”求出所有平高控制點的平面坐標解算值；

步驟3.2、對每個控制點，求出其平面坐標解算值與其平面坐標觀測值的歐氏距離；

步驟3.3、求出這一歐氏距離的平方平均值，該值即衛星影像的平面“直接定位誤差”估計值σ_P。

5.根據權利要求3所述的一種數字高程模型輔助的衛星影像區域網平差方法，其特征在于：所述的統計DEM的x方向的坡度正切值的平方平均數的計算方法為：

首先：用下式統計出DEM每個格網點上的x方向坡度正切值：

tanGradi,j=Hi+1,j-Hi,jXi+1,j-Vi,j]]>

式中，Grad_i,j為DEM上第j行第i列的格網點在x方向上的坡度，X_i,j為該點x方向的坐標，H_i,j為該點的高程；

然后：用下式得到G的估值，即x方向上的坡度正切值的平方平均：

G=1m·nΣi=0m-1Σj=0n-1tanGradi,j]]>

式中，m和n分別為DEM的列數和行數。