[发明专利]基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法

说明书

本发明公开了一种基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，该方法基于已有数字正射影像和数字表面模型或数字高程模型构成的参考底图，进行1A级标准景影像与参考底图之间的控制点自动量测，获取控制点数据，通过标准景的分景信息对1A级影像进行逻辑拼接，恢复原始条带影像信息，结合条带影像的行时、GPS轨道、姿态等数据，进行基于原始姿轨的条带平差，解算精确的姿态参数。同时，分析像点残差的分布规律，并根据残差规律对卫星的CCD线阵进行内方位几何检校。最后根据检校后的内方位元素和解算的精确轨道、姿态(即外方位元素)，重新拟合标准景1A影像的有理多项式参数RPC。

技术领域

本发明涉及一种基于广义“云控制”信息的国产陆地观测卫星姿轨精化方法，其中基于参考底图的全自动匹配控制点和基于姿轨的卫星影像条带平差是该方法的关键技术。

背景技术

随着高分系列(如高分一号、高分二号、高分六号等)、资源系列(资源一号、资源三号)等国产卫星的不断发射，对地观测的卫星影像数据快速积累，为相关科学研究和实际工程应用提供了大量卫星影像。大比例尺测图需求对于卫星影像的几何定位精度提出越来越高的要求，因此，利用广义多源的地面控制信息作为几何参考，通过几何检校和几何定向，从而提高卫星影像的直接对地定位精度，是国产卫星影像地面处理的重要任务。

几何检校是提高卫星影像直接对地定位精度的有效手段。传统的几何检校主要依赖专门设计的地面检校场。美国、法国等卫星影像处理技术较为先进的国家，已在世界范围内建立了地面检校场，我国也建立了嵩山检校场、中卫检校场等。这些地面检校场通常是专门设计的，检校场范围内一般具备多种地形(如平地、山地)且具有一定的高差，而且均匀的布设了大量高精度的地面控制点。利用卫星过境时拍摄的影像便可以进行相应的几何检校。然而，地面检校场建设成本大、维护费用高，且几何检校易受天气影像，具体而言，当天气条件较差时(如雨雾天影像不清晰、有云覆盖时不能拍摄有效影像)难以获取满足检校要求的影像。利用控制点的几何定向也是比较常用的方法，但是控制点通常获取周期长，并不是适用于常态的卫星影像几何处理。

发明内容

本发明主要解决现有的卫星影像地面处理系统中几何定位精度不够高的问题。

基于广义云控制的几何检校和几何定向可有效解决以上问题。云控制包括数字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)和数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)或数字高程模型(Digital Elevation Model)，通过卫星影像与它们的匹配便可获取大量的控制点，在此基础上进行区域网平差便可解算卫星影像的精确几何定向参数，从而实现高精度的几何定位。

本方法基于已有地理信息数据，实现了GF1、GF1B/C/D、GF2、GF6、ZY3-02等不同分辨率的国产光学卫星1A级标准景全色影像与参考底图之间的控制点自动量测，获取控制点数据，通过标准景的分景信息对1A级影像进行逻辑拼接，恢复原始条带影像信息，结合条带影像的行时、GPS轨道、姿态等数据，进行基于原始姿轨的条带平差，解算精确的姿态参数。同时，分析像点残差的分布规律，并根据残差规律对卫星的CCD线阵进行内方位几何检校。最后根据检校后的内方位元素和解算的精确轨道、姿态(即外方位元素)，重新拟合标准景1A影像的有理多项式参数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)。本发明的算法优化精度高，适用范围广，计算速度快，具有较好的通用性。

本发明提出了一种基于已有DOM和DEM/DSM构成的广义云控制信息，实现国产陆地观测卫星，包括高分一号(GF-1)、高分一号B/C/D(GF-1B/C/D)、高分二号(GF-2)、高分六号(GF-6)和资源三号02(ZY3-02)等卫星姿轨精化的方法，以提高卫星影像直接对地定位精度。所提方法为全自动，处理效率高，支持并行处理，适合各种传感器类型的卫星影像。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：