[发明专利]超大规模无控制区域网稳健平差方法及系统

权利要求书

1.一种超大规模无控制区域网稳健平差方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于每个待平差影像生成一组虚拟控制点，包括在影像像平面上划分格网，对每个格网中心像点p(s,l)，利用该影像初始RPC模型，通过前方交会在物方局部任一高程基准面上交会得到一物方点P(Lat,Lon,Height)，像点p与物方点P构成一个虚拟控制点；

步骤2，对于有重叠的多景影像，进行影像自动匹配生成连接点；

步骤3，利用虚拟控制点和连接点数据，联合平差解算附加模型参数，得到附加像方变换参数的影像RPC模型，并平差解算未知参数；

实现方式如下，

1)设共有n景影像，取每景影像的6个仿射变换参数作为附加模型参数，同时测区范围内共有k个连接点参与平差，则待解未知参数个数为d＝6n+3k；记仿射变换参数向量为x，连接点物方三维坐标向量为t，则未知数向量

平差应用的RPC模型为：

式中，Sn_αβγ,Sd_αβγ,Ln_αβγ,Ld_αβγ表示有理多项式系数，(U^α,V^β,W^γ)简化记为(U,V,W)，(U,V,W)和(x,y)分别表示正则化的地面点大地坐标和像点坐标；

设非正则化的地面点大地坐标为(Lat,Lon,Height)，像点坐标为(s,l)，将各景待平差影像的RPC模型像方附加一仿射变换模型，则平差模型公式如下，

式中，F_x(Lat,Lon,Height)、F_y(Lat,Lon,Height)分别为沿轨方向和垂轨方向的像点坐标函数模型，Δl、Δs为沿轨方向和垂轨方向的像方附加参数模型，a₀、a₁、a₂、b₀、b₁、b₂为仿射变换参数；

基于虚拟控制点，令

式中，v_l、v_s分别为影像上沿轨和垂轨方向的改正数；

对于连接点像点，对应的连接点物方坐标(Lat,Lon,Height)未知，根据初值(Lat,Lon,Height)⁰并进行线性化处理如下，

其中，d(Lat,Lon,Height)表示连接点的物方坐标改正数；

对所欲连接点像点及控制点像点分别构建观测误差方程，并写成矩阵形式：

V＝Ax+Bt-L P

其中，V代表像点坐标观测值残差向量；x＝[X₁ … X_i … X_n]^T代表各景影像RPC像方附加模型参数向量，i＝1,2…n；X_i＝(a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂)_i代表影像Img_i的RPC模型像方附加参数向量，n代表待平差影像数；t＝[T₁ … T_j … T_m]^T代表各连接点物方坐标改正值向量，j＝1,2…m；T_j＝d(Lat,Lon,Height)_j代表连接点TP_j的物方坐标改正数，m代表连接点个数；A、B则分别为对应未知数的偏导数系数矩阵，L和P分别为相应的常向量和权矩阵；

2)根据最小二乘平差原理，对观测误差方程进行法化，得到法方程如下，

采用消元改化法方程的策略来进行平差解算，包括先消去连接点坐标t，构建仅包含附加模型参数x的改化法方程如下，

[A^TA-A^TB(B^TB)^-1B^TA]x＝A^TL-A^TB(B^TB)^-1B^TL

3)解算出各景影像的附加参数后，结合初始RPC模型，确定连接点像方坐标与物方坐标的函数关系式；由连接点所在的多景影像利用附加参数的RPC模型通过前方交会方法计算出物方坐标。