[发明专利]离岛卫星影像RPC模型高精度几何定位方法

说明书

一种离岛卫星影像RPC模型的高精度几何定位方法：实现星载光学传感器严格成像模型与RPC模型之间的相互转换，利用与离岛区域卫星影像同轨道的陆地部分的卫星影像以及陆地部分的少量控制点修正陆地部分的卫星影像的成像模型，并通过轨道外推方式对离岛区域卫星影像的RPC模型进行修正，从而实现离岛卫星影像无控制点的精确几何定位。

技术领域

本发明涉及遥感卫星影像在缺少地面控制点区域的几何定位，能够应用在海洋、气象、生态环境以及国防军事等遥感部门。

背景技术

遥感影像的精确几何定位是遥感影像进一步应用的基础。遥感影像在成像过程中受到各种复杂因素的影响，使其产生几何变形，因此必须通过建立物方空间坐标系中的地面点坐标与它在影像平面上像点坐标之间的几何关系来确定影像的几何定位信息。理论上，在精确地面高程数据的支持下，利用卫星遥感影像的严格成像几何模型即可恢复影像上各像素的真实几何位置，从而实现影像的几何定位。但是由于测量的误差以及星载传感器成像过程中的其他不确定因素的存在，严格成像模型通常并不能完全准确无误地恢复影像的几何信息，因而卫星影像的几何定位精度也受到限制，通常需要借助地面控制点才能修正影像的几何定位误差。在完全没有地面控制资料的条件下，卫星影像的自主几何定位精度主要依赖于传感器的几何定标精度以及卫星姿轨控制系统的稳定性和测量精度。随着星载传感器工艺技术和在轨几何定标技术的发展，国内外星载光学卫星影像的自主几何定位精度越来越高，其中GeoEye-1已能达到3米左右(约10个像素)的精度。在国内方面，早期的环境1号(HJ-1)卫星无控制点定位精度在1公里左右，但近年来进步显著，高分一号(GF-1)卫星数据无控制点定位精度在50米以内，而资源三号、天绘一号(TH-1)卫星已能达到10米左右(约5个像素)。但这样的定位精度尚不能满足实际应用的需要。

我国南海区域岛屿众多，面积小、地表类型复杂、受人为干扰强，需要采用高分辨率卫星遥感数据开展连续监测。近年来，我国相继发射高分一号和高分二号卫星，对南海岛屿区域进行高频次观测，提供丰富的影像数据。影像的几何定位是高分辨率卫星遥感岛屿监测的基础，同时，多源卫星多时相观测，地物之间空间位置也需要保持较高。通常获取较高影像定位精度需要地面控制点资料，但岛屿实地测量距离远、周期长、成本高，难以实地获取地面控制点资料。实现缺少控制点的卫星遥感影像精确几何定位一种方案是在严格成像几何模型的基础上，利用少量的控制点，通过轨道参数外推的方式实现无控制点区域的精确几何定位。但现有的高分辨率卫星影像的成像几何模型均以有理函数模型(RFM，也称RPC模型)的形式提供，无法进行轨道参数的外推。

鉴于高分辨率卫星影像的RPC模型的定位精度有限，而离岛区域地面控制点难以获取，因此研究离岛卫星影像RPC模型无控制点的高精度几何定位方法具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提出了一种通过轨道外推实现离岛卫星影像RPC模型高精度几何定位的方法。利用与离岛区域卫星影像同轨道的陆地部分的卫星影像以及陆地部分的少量控制点，就可对离岛区域卫星影像的RPC模型进行修正，从而实现离岛卫星影像的精确几何定位。

本发明的技术解决方案：一种离岛卫星影像RPC模型的高精度几何定位方法，其特征在于步骤如下：

(1)准备与待定位的离岛卫星影像相同轨道的陆地部分的卫星影像(同一传感器同一天获取的数据)及地面控制点；

(2)分别针对离岛卫星影像和陆地部分的卫星影像，根据RPC模型RFM₁和RFM₂恢复各自的严格成像模型RSM₁和RSM₂；

(3)用地面控制点对陆地部分卫星影像的原RPC模型RFM₂进行像方仿射变换模型修正，并将修正后的RPC模型RFM′₂恢复为严格成像模型RSM′₂；