[发明专利]基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法

权利要求书

1.基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，数据解压：读取整轨分景1A级影像内所有卫星影像文件，卫星影像原始文件格式为tar.gz，将其解压缩到临时目录下；

步骤2，分景控制点匹配：对步骤1中解压缩得到的文件目录，判断目录中是否存在全色影像和多光谱影像TIFF文件，若不存在，则返回错误信息；若存在，读取该影像对应的属性信息，包括影像行列数、拍摄时间、轨道号和条带号，然后分别对全色影像和多光谱影像进行控制点匹配，生成该景影像的匹配结果文件，即像点与控制点数据，匹配的控制点数据与卫星传感器的观测数据构成区域网平差的输入数据，以下简称平差数据；

步骤3，逻辑条带拼接与条带像点构建：整轨分景1A级影像中所有影像匹配完成后，根据分景信息中提供的每景影像的起始行与终止行，对整条轨道的逻辑条带拼接，并根据逻辑条带信息对步骤2获取的分景影像的像点进行统一坐标转换处理，恢复整轨的像点；

步骤4，条带平差解算精确定向参数：利用步骤2生成的平差数据，首先根据卫星的参数进行内方位元素初始化，并设置原始观测数据、自检校参数、定向片、漂移改正以及观测值权重，然后基于卫星影像姿轨参数进行线阵影像定向片法的条带平差，得到整条轨道影像的精确外方位元素和像点残差；

步骤5，基于步骤4计算得到的整轨影像的外方位元素，内插得到整轨分景1A级影像中的全色影像和多光谱影像每一行的精确外方位元素，基于地形无关算法重新拟合得到新的RPC系数，生成新的RPC文件。

2.如权利要求1所述的基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其特征在于：步骤2中控制点匹配采用初始地形约束的多层级金字塔影像匹配方法，该算法的具体实现方式如下，

(2.1)基于初始地形约束的影像几何变形改正：①在参考正射影像上确定匹配的基准窗口，根据正射影像具有的地理信息，得到基准窗口4个角点的平面坐标，然后在全球SRTM上内插其高程Z；②利用影像的RPC参数将基准窗口的4个角点投影至影像上，构成匹配窗口Γ′；③窗口纠正，利用仿射变换建立匹配窗口Γ′与基准窗口Γ之间的变换关系，并将匹配窗口Γ′纠正至基准窗口Γ，从而改正几何变形；

(2.2)多层级金字塔影像匹配：以一定的缩放系数对卫星影像和参考正射影像分别建立金字塔影像；首先在参考正射影像上提取Harris特征点；以每个特征点为中心确定基准窗口，按上述基于初始地形约束的影像几何变形改正方法，将基准窗口投影至卫星影像并进行几何改正；利用互相关系数作为相似性测度匹配同名点，匹配从影像金字塔的顶层开始，在每一级金字塔影像匹配后，利用匹配的控制点对该影像进行基于RPC参数的单片定向，根据定向的像点残差剔除粗差点；然后将解算的定向参数约束下一级影像的匹配。

3.如权利要求1所述的基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其特征在于：步骤4中基于卫星影像姿轨参数进行的线阵影像定向片法条带平差的具体实现方式如下，

(4.1)按一定行间隔选定定向片：沿着卫星飞行方向，即影像从上到下方向，按一定的时间间隔Δt选定若干影像行，这些选定的影像行即定向片orientation image，它们的外方位元素作为未知数在平差过程中求解，其它成像时刻的外方位元素通过内插算法计算得到；

(4.2)利用像点、控制点、初始内外方位元素，根据线阵影像共线条件方程列立误差方程式，并进而构建法方程；

(4.3)解算法方程得到未知数的解，并统计像点残差。

4.如权利要求3所述的基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其特征在于：步骤(4.1)中所述内插算法包括拉格朗日内插、分段多项式内插。

5.如权利要求1所述的基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其特征在于：步骤5中基于地形无关算法重新拟合得到新的RPC系数的具体实现方式如下，

(5.1)影像高程范围统计：计算影像四个角点的经纬度坐标，统计全球SRTM在该范围内最大高程与最小高程，作为该影像范围的高程范围，等间隔设定若干个高程值；

(5.2)虚拟三维格网的建立：在影像的像方以若干个像素为间距，进行二维格网划分，根据每个格网点的像点坐标和不同高程分层的高程值，利用平差得到的定向参数计算它们的物方坐标，并转换为经纬度坐标，得到虚拟的三维空间格网；

(5.3)RPC参数拟合：利用上述虚拟空间格网点，拟合RPC参数。