多源异构遥感影像联合定位模型研究

程春泉

1.中国测绘科学研究院，北京100039；2.中国矿业大学环测与测绘学院，徐州221116

多源异构遥感影像联合定位模型研究

程春泉1，2

1.中国测绘科学研究院，北京100039；2.中国矿业大学环测与测绘学院，徐州221116

在分析不同载体和不同传感器影像定位模型的基础上，对现有航空航天光学与雷达遥感影像的构像方程和定位模型进行改造或重建，并从构像方程、轨道姿态精化模型和测量数据处理等方面着手，在内定向和轨道姿态测量精度较高的条件下，通过对传感器参数和平差参数的配置，实现多源异构遥感影像一体化“空中三角测量”处理技术，实现稀少（无）地面控制点条件下不同源遥感影像的单独或联合定位。论文完成的主要工作有：

（1）地心直角坐标系中构建航空遥感影像的定位模型，相对于切面直角坐标系和地图投影坐标，不用考虑地球曲率影响，减少了POS数据的转换，有利于多源影像和多源数据的联合处理；将飞行向切面直角坐标系作为姿态参考基准的方法，克服了地心坐标系0°～360°范围姿态角的解算奇异与多解问题。

（2）通过对偏流角的适应性处理，直接在地固地心直角坐标系中建立航天影像的构像方程，不用考虑地球自转等参数，使得地心坐标系中的构像方程更简洁实用；将轨道修正模型建立在飞行坐标系中，与轨道系统误差规律相适应，方便水平方向和航高方向的定权，适合大跨度航天遥感影像的定位；建立了基于共线方程与基于像元视线向量定位模型间的内在联系，使得航天遥感影像的轨道姿态精化、像点坐标与地面点坐标正反算易于实现。

（3）构像方程是摄影测量中最基本最重要的公式，论文以外方位元素作为定向参数，根据侧视雷达成像的距离条件和波束中心共面（range－coplanarity，R－Cp）条件构建简洁严密的侧视雷达遥感影像几何构像模型－距离共面方程，距离方程反映了雷达影像距离向的成像机理，包含姿态方位角的共面方程反映了雷达影像方位向的成像机理，像点坐标显函数形式的距离共面方程使得数据平差处理时像点坐标作为摄影测量独立观测值的属性得到体现，使雷达影像的摄影测量数据处理容易利用光学影像成熟的算法。论文以距离共面方程为基础，给出一套包括纠正、立体定位、区域网平差等内容在内的航空航天侧视雷达影像定位理论和方法。

（4）对论文所建立的不同影像定位模型进行概括，以外方位元素作为统一的定向参数，以地固地心直角坐标系作为统一的物方坐标系，以联合平差作为统一的数据处理方法，以轨道（航迹）姿态多项式精化模型和像点坐标显函式的构像方程为基础，通过对传感器参数和平差参数的配置，实现多源异构遥感影像空三的一体化处理。对于无传感器几何参数的影像，提出基于等效传感器的遥感影像严密定位技术，给出几种等效传感器参数的获取方法，扩展了严密定位模型的应用范围。模型实现了稀少或无地面控制点条件下的单源或多源影像纠正、立体定位及区域网平差。

（5）给出一种不包含地面点坐标未知数的改化后法方程系数矩阵的直接填写方法，省去误差方程和法方程地面点坐标未知数系数的存储空间；对影像定位定向参数去相关性方法进行比较试验和总结，得出一些对遥感影像定位有指导性的结论；将计算机仿真技术引入遥感影像定位的误差影响因素、定向参数相关性影响分析领域，为复杂的遥感影像严密定位误差研究提供一个定量化、可视化的分析工具。

（6）编写适合多传感器影像联合空三处理的软件原型，通过对传感器参数的配置，实现不同传感器影像的单独或联合定位。并选择有代表性的9种不同类型传感器影像进行单独和联合定位试验，包括航空框幅式影像区域网平差、航空三线阵ADS40影像区域网平差、环境灾害监测卫星单线阵宽覆盖影像正射纠正、点扫描式红外影像的正射纠正、大跨度SPOT5／HRS立体条带影像区域网平差、航天三线阵ALOS／PRISM影像定位、克莱门汀月球面阵卫星影像定位、机载SAR遥感影像定位、星载SAR遥感影像定位、航空线阵影像与航天线阵影像的联合定位、星载线阵与星载SAR影像的联合定位、航空线阵与星载SAR影像的联合定位等系列试验，验证所建立的一体化空三模型的可行性。

Research on Combined Positioning Model of Multi－source Heterogeneous Image

CHENG Chunquan1，2
1.Chinese Academy of Surveying and Mapping，Beijing100039，China；2.School of Environmental and Spatial Informatics，China University of mining ＆Technology，Xuzhou 221116，China

P236

D

1001－1595（2012）01－0629－01

2011－06－21

程春泉（1972—），男，副研究员，2010年6月获得中国矿业大学摄影测量与遥感专业博士学位（指导教师：邓喀中教授、张继贤研究员），研究方向为数字摄影测量。

Author：CHENG Chunquan（1972—），male，associate researcher，he received his doctorate in photogrammetry from School of Environmental and Spatial Informatics，China University of Mining and Technology in June 2010，majors in digital photogrammetry.

E－mail：cspring＠casm.ac.cn