[发明专利]一种基于RPC的面阵成像遥感卫星在轨几何定标方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于RPC的面阵成像遥感卫星在轨几何定标方法及系统。基于DOM和DSM参考数据匹配得到的控制点为观测值，在当前定标参数和基于该定标参数拟合的RPC参数的基础上，采用最小二乘方法进行在轨几何定标解算。本发明进行在轨几何定标时，无需从业务运行的地面处理系统中额外生产姿轨时辅助数据，避免了严格几何成像模型构建中复杂的辅助数据处理和多个坐标系统的转换，解决了传统定标方法存在的模型复杂和工作量大的问题，具有较高的实用性。

技术领域

本发明属于光学卫星遥感影像处理领域，特别是涉及一种基于RPC的面阵成像遥感卫星在轨几何定标方法及系统。

背景技术

在轨几何定标是光学遥感卫星几何处理的一个重要环节，是补偿卫星成像模型中的系统性几何误差、改善卫星影像几何质量的必要手段。通常来说，为了与光学遥感卫星的地面数据处理系统切合，在轨几何定标都是基于严格几何成像模型进行处理的，地面处理系统通过在数据生产中调用检校好的相机参数来改善卫星影像的几何精度。虽然在轨几何定标方法在摄影测量原理上只是简单的后方交会，但卫星成像系统是集成姿态、轨道、时间多类观测数据的复杂测量系统，其严格几何成像模型的构建涉及复杂的姿轨时辅助数据处理和多个坐标系统的转换，以及每次进行定标时需要在日常业务化运行的处理系统中单独生产辅助数据，导致了传统的基于严格几何成像模型的在轨定标方法不仅模型复杂，而且需要很多费时费力的工作来辅助定标工作的完成，这对于需要高频率在轨标定的卫星而言，无疑是一项繁重的工作。

发明内容

本发明针对传统的基于严格几何成像模型的面阵光学遥感卫星影像在轨几何定标方法存在的模型复杂、处理工作量大的问题，提供一种基于RPC的面阵成像遥感卫星在轨几何定标方法及系统，只需利用当前的定标参数及基于该定标参数拟合的RPC，在地面控制点的约束下即可重新生成用于地面处理系统严格几何成像模型的定标参数，补偿当前成像模型中的系统几何误差，改善卫星影像的几何精度。本发明提出的方法只需影像和RPC二级产品，无需额外生产姿轨时辅助数据，且无需构建复杂的严格几何成像模型，具有处理简单方便的特点，极其适用于需要高频在轨几何定标的光学遥感卫星。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是一种基于RPC的面阵成像遥感卫星在轨几何定标方法，包括以下步骤：

步骤1，选取定标景影像及定标景影像区域参考影像，并在参考影像上匹配一定数量的控制点；

步骤2，基于定标景影像当前的RPC参数，计算控制点对应的虚拟像点坐标；

步骤3，采用载荷探元指向角构建成像载荷的定标模型，并引入二元三次多项式拟合面阵探元指向角，进而确定定标解算参数；

步骤4，基于每个控制点的真实像点和虚拟像点构建几何定标平差优化模型；

步骤5，在平差优化模型的基础上，逐点建立每对像点的误差方程，采用最小二乘方法解算定标参数改正值，并更新定标参数，重复步骤4和5直到连续两次解算的定标参数的差值小于预设的限差λ时，解算完成；

步骤6，在定标参数基础上重新拟合RPC，并基于新生成的RPC评价在轨几何定标对影像的绝对几何定位精度和内部几何精度的改善效果。

而且，所述步骤1中首先选取无云且辐射质量较好的影像为定标景影像，同时提供该影像此时的定标参数以及基于该定标参数拟合的RPC文件，选取定标景影像覆盖区域的DOM和DSM参考数据，从定标景影像和DOM数据上匹配一定数量的同名像点，然后基于DOM上点位的地理坐标从DSM数据插值相应的高程，进而得到均匀分布的控制点观测值，控制点的地面经度、纬度和高程坐标记为(Lon,Lat,Hei)，相应的像点坐标记为(x,y)。

而且，所述步骤2中基于匹配的地面控制点坐标(Lon,Lat,Hei)和定标景影像当前的RPC参数，采用RPC反算的方式，计算其对应的像方坐标，由于该坐标是计算的像点，不是匹配的真实像点，将其称为虚拟像点，记为(x',y')。