[發明專利]一種同軌激光測高點與三線陣立體影像聯合測繪處理方法

有效

• 申請號: 202110589868.X
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113324527B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 周平;唐新明;王霞;王懿哲;岳明宇;王藝穎;張恒;劉昌儒
• 申請（專利權）人: 自然資源部國土衛星遙感應用中心
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C15/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發明公開了一種同軌激光測高點與三線陣立體影像聯合測繪處理方法，該方法首先將激光測高點作為高程控制點，利用激光測高點和同軌獲取的正視影像相對平面誤差較小的特性，獲取分布于各種地形類型(尤其是丘陵和山地地形)區域的激光測高點在三線陣立體影像上的準確像方坐標；然后以軌為單位將整軌三線陣立體影像構建平差區域網，開展激光測高點與立體影像的聯合區域網平差；最后根據平差結果更新立體影像的成像幾何模型。本發明充分利用激光測高點與光學影像同軌獲取且高程精度極高的優勢，在無地面控制點條件下，有效提升了三線陣立體影像的高程精度，為利用衛星影像開展全球范圍高精度地理信息資源建設提供了技術支撐。

技術領域

本發明屬于遙感與攝影測量技術領域，涉及一種激光測高點與立體影像聯合幾何處理方法，尤其涉及一種激光測高點與同軌獲取的三線陣立體影像聯合測繪處理方法。

背景技術

測圖衛星立體影像目前已經成為世界各國開展多尺度測繪地理信息產品生成的主要數據源。利用衛星立體影像開展測繪應用的最大難點是保障影像的幾何精度，尤其是高程精度。雖然通過使用足夠數量的高精度地面控制資料可以有效提升衛星影像幾何精度，然而開展全球范圍測圖應用時，受政治和經濟等因素限制，很多區域根本無法獲取控制資料。此外，完全不使用或者減少使用地面控制點，也是開展測繪應用時降低測圖成本、提高測圖效率的迫切需求。

2020年7月25日發射的資源三號03星(ZY3-03)，主要服務于全球范圍1:5萬比例尺的立體測圖。衛星搭載了三臺全色線陣推掃式光學相機和一臺包含近紅外、紅、綠和藍4個譜段的多光譜相機，三臺全色相機分別為沿軌向前傾22°的前視相機、近乎垂直對地的正視相機和沿軌向后傾22°的后視相機，可以在一次過境攝影成像時，獲取三線陣立體影像和4譜段多光譜影像。其中正視相機的地面分辨率均為2.1米，前視和后視相機的地面分辨率2.5米，多光譜相機的地面分辨率5.8米。幅寬均大于51千米。根據衛星影像應用實踐情況來看，ZY3-03星三線陣立體影像的原始高程中誤差約為6-10米、原始平面中誤差8-20米，其高程精度無法滿足全球范圍1:5萬比例尺測圖應用精度要求。為此，ZY3-03星專門搭載了一臺單波束激光測高儀，用于在獲取立體影像的同時，以2Hz的對地觀測頻率同步獲取立體影像范圍內的高精度激光測高點，激光測高點沒有足印影像，激光光斑在地面的直徑約50米。激光測高儀作為一種高精度測距儀器，因具有方向性好、測距精度高等特點，獲取的地表高程信息精度極高。根據衛星的設計指標，以及衛星應用實踐情況來看，ZY3-03星激光測高點的高程中誤差在平原地區優于0.5米、丘陵地區優于0.8米、山地地區優于1米。ZY3-03星是世界首顆同時搭載業務化激光測高儀和三線陣立體相機的測圖衛星。

將激光測高點作為立體影像的高程控制點并開展聯合測繪處理，來提升立體影像高程精度時，其核心步驟是獲取激光測高點在立體影像上的準確像方坐標，若激光測高點在立體影像上的像點位置與實際像點位置存在較大偏差，在丘陵和山地地形區域(即地表起伏較大時)，等效于為激光測高點引入了額外的高程誤差，將會嚴重影響聯合測繪處理效果。而如何克服ZY3-03星激光測高點沒有足印影像的影像，實現激光側高點在立體影像上的準確定位，進而設計一種將激光測高點和三線陣立體影像進行聯合幾何處理的有效方法，實現衛星立體影像的高程精度大幅度提升的目標，已經成為了ZY3-03星(及類似衛星)影像實現全球范圍(即稀少控制或無地面控制條件下)1:5萬及更大比例尺立體測圖應用的迫切需求，也將填補三線陣立體影像與激光測高點聯合處理方面的技術空白。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是：為了解決無地面控制(如境外區域無法獲取地面控制點)條件下衛星影像的幾何精度(尤其是高程精度)無法滿足高精度測圖應用等不足，充分利用激光測高點高程精度較高的特點，以及同軌獲取激光測高點和正視影像之間平面相對誤差較小的特性，提出了一種同軌激光測高點與三線陣立體影像聯合測繪處理方法，能夠大幅提升各類地形區域的三線陣立體影像的高程精度。

為解決上述技術問題，本發明的目的通過以下的技術方案來實現：

一種同軌激光測高點與三線陣立體影像聯合測繪處理方法，包括如下步驟：