[發明專利]一種無地面控制條件下大范圍衛星影像幾何精度提升方法

在審

• 申請號: 202310619985.5
• 申請日: 2023-05-30
• 公開（公告）號: CN116664430A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 周平;王霞;莫凡;岳明宇;王藝穎;王懿哲;葛邦宇;王洋洋
• 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: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/80;G06V20/13
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

本發明公開了一種無地面控制條件下大范圍衛星影像幾何精度提升方法，包括S1、針對衛星原始影像開展高頻次在軌幾何檢校，有效消除衛星原始影像中的主要系統誤差；S2、采用虛擬CCD重成像技術針對衛星原始影像進行傳感器校正處理，生成低畸變傳感器校正影像產品，消除衛星影像中的幾何畸變誤差；S3、利用公眾地理信息資源作為控制參考，針對傳感器校正影像開展區域網平差，進一步降低衛星影像中殘留的各類誤差，并實現不同影像之間的高精度幾何接邊。優點是：本方法從衛星影像的生產和攝影測量處理等多個環節來共同降低衛星影像幾何誤差，更加有效和可靠地提升大范圍衛星影像幾何精度。

技術領域

本發明涉及攝影測量技術領域，尤其涉及一種無地面控制條件下大范圍衛星影像幾何精度提升方法。

背景技術

在衛星在軌成像和數據地面處理過程中均不可避免會受到各類系統誤差及隨機誤差的影響，導致所獲取的衛星影像中存在一定幾何定位誤差或影像內部幾何畸變，通常無法直接滿足各行業對衛星影像的高質量應用需求，因此在使用衛星影像過程中，通常需要首先測制或收集測區內的高精度地面控制資料，并開展攝影測量處理，以此來消除影像中存在的幾何誤差，提升影像數據的幾何定位精度，使其滿足各行業高精度應用需求。因此，在不使用高精度地面控制資料情況下，研究如何有效提升衛星影像的幾何精度，是充分發揮衛星影像應用效益的必然途徑。

在無地面高精度控制點條件下提升衛星影像幾何精度，當前一般包括了兩種技術方案。一種方案是在無地面實測控制點條件下消除或減弱衛星成像過程和處理過程中的各類誤差，主要包括時間同步誤差、姿態測量值誤差、軌道測量值誤差、相機內部誤差和設備安裝誤差，進而從源頭上降低誤差影響，達到提升影像幾何精度的目的。但是該方案對衛星影像幾何精度的提升效果與具體衛星型號密切相關，很多衛星影像的幾何精度提升效果并不顯著，更加無法解決大范圍多時相影像之間幾何精度的一致性問題。另一種方案是充分利用可以公開收集到的公眾地理信息數據(如SRTM，ASTER?DEM、谷歌影像等)作為控制和參考，創新衛星影像區域網平差策略，通過開展衛星影像區域網平差等攝影測量處理來提升衛星影像的幾何精度。該方案對衛星影像幾何精度的提升效果既受公眾地理信息數據精度和數量影響，更受衛星影像自身幾何精度(尤其是影像內部幾何畸變程度)的影響，當衛星影像存在較為明顯的幾何畸變時，該方法無法取得理想的效果。

綜上所述，上述兩種方案均存在較大的局限性，均無法可靠且有效地提升大區域衛星影像幾何精度，因此，迫切地需要尋找一種高效且可靠的衛星影像幾何精度有效提升方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無地面控制條件下大范圍衛星影像幾何精度提升方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種無地面控制條件下大范圍衛星影像幾何精度提升方法，包括如下步驟，

S1、針對衛星原始影像開展高頻次的在軌幾何校驗，獲取在軌后衛星影像外方位元素的誤差補償值和內方位元素的精確標定值；

S2、針對單景衛星影像，基于真實的衛星相機參數，構建理想線中心投影的虛擬光學相機內方位元素；基于衛星真實的姿態測量數據、軌道測量數據和成像時間數據，構建平緩光滑的虛擬光學相機的外方位元素，采用虛擬重成像技術，針對衛星原始影像進行重采樣，生成低畸變的傳感器校正影像產品；

S3、收集和整理精度可靠的公眾地理信息資源作為控制點，將大區域的傳感器校正影像構建區域網，開展基于RFM的區域網平差處理，迭代解算每張影像RFM的仿射變換參數，并基于迭代解算結果，更新每張影像RFM的仿射變換參數。

優選的，步驟S1具體包括如下內容，

S11、采用偏置矩陣R_u作為衛星影像外方位元素指標值的補償模型，采用CCD探元指向角(ψ_x,ψ_y)作為衛星相機內方位元素的表達形式；