加入地形改正的卫星影像多项式模型研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第33卷第2期测绘科学V0l_33No．22008年3月ScienceofSurveyingandMappingMar．加入地形改正的卫星影像多项式模型研究韩颜顺，张继贤，李海涛(中国测绘科学研究院，北京100039)【摘要】本文针对一般多项式只适用于平坦地区或垂直成像卫星影像正射纠正的不足，根据摄影测量理论中地形起伏产生的像方位移可以用特定的数学公式表达的特点，在多项式纠正方法中引入投影差改正，实现了更精确的微分多项式纠正。文章首先分析了地形起伏引起像点位移原理，在

2、此基础上建立了高程改正的卫星影像多项式模型，设计并实现了修正后的模型的定向方法及正反算算法。实验表明该模型较一般多项式模型x方向上精度有很大提高，适用于山区卫星影像纠正。【关键词】多项式模型；影像纠正；模型定向【中图分类号】Tfy75【文献标识码】A【文章编号】1009-2307(2008)02-0067433DoI-10．3771／j、issn．1009-2307．2008．02．024投影在像片上的像点产生的直线位移，称为投影差，用1引言表示，与地形起伏和像片倾斜都有关系。由于由像片倾目前，并非所有的高分辨率卫

3、星上都有恒星相机和高斜产生的投影差可以通过一般多项式变换改正，所以这里精度的惯导装置，因此导致姿态测控精度较低，给高精度只讨论由地形起伏产生的投影差。影像定位带来很大的困难，所以寻找一种不需要高精度星1)垂直入射成像时地形起伏引起的投影差历和姿态参数且行之有效的定位模型是十分必要的。二次假设传感器投影中心为S，铅垂入射(即CCD器件保多项式纠正一般只适用于平坦地区或垂直成像的高分辨率持水平)，传感器飞行高度为日，设地面点A距基准面有卫星影像的正射纠正，当地形起伏较大或大侧视角成像时，高程h，它在CCD的构像点为a，

4、n为像主点；地面点A多项式纠正便不适用⋯。传统摄影测量理论中地形起伏产在基准面上的投影为A。，A。在像片上的构像点为“a。”，生的像方位移可以用特定的数学公式表达，根据这一特点，a0a即为因地形起伏引起的像点位移，用表示，常称为一种能改正地面起伏的多项式——微分多项式使没有精确像片上的投影差。将具有位移的像点a投影在基准面上为星历和姿态参数数据的卫星影像的正射纠正成为可能。A。，A。A。则称为地面上的投影差，用d表示，如图l所示：2改进的多项式模型在图l中，根据相似三角形原理，可推导像片上因地多项式纠正法具有简单、

5、适用性广等特点，但是也存形起伏引起的像点位移计算公式：在明显的缺陷。多项式纠正法将遥感图像的总体变形看成．．．．一一一是平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲以及更高次的基’H—X—AX’AX—h本变形的组合。对地面相对平坦的地区，这种方法具有足LL’够好的纠正精度，又由于它计算较为简单，因而它在实践··dx昔()昔(1)中得到较为广泛的应用。但对于地形起伏较大的地区，hHh，一、该方法往往得不到满意的结果，特别是当倾斜角较大时，或⋯dx■—_二2效果更差，以SPOT影像为例，当倾斜角大于10。时，就不一百再适合于用多

6、项式纠正了j。式中，为像点a到像主点的距离，为投影差；本论文在多项式纠正方法中引入投影差(高差引起的)改正，实现了更精确的微分多项式纠正。方法是先改正因为像点a到像主点的距离。L高差引起的变形，再用一般多项式纠正法来改正其他变形。由于卫星飞行高度远远大于地面起伏高程，所以了F／一凡重采样时则恰好相反，先根据多项式参数求得未受高差影L响的像点坐标，然后加入投影差，从而获得真实的像点。于是可得到投影差分布规律：17坐标。①对相对高差相等的点，亦相等；=0时，dx=0，2．1地形起伏引起的像点位移即像主点没有像点移位，距

7、像主点越远的像点像点位移由于地面总是有起伏的，地面点高于或低于基准面，越大；与h成正比，h>0，像点背离像主点方向移位，作者简介：韩颜顺(1980～)，男，硕士，>0；h<0，像点朝向像主点移位，dx<0(移位表示为辽宁抚顺人，主要从事遥感数据处理软a0a)；件设计及遥感信息获取研究。③与航高日成反比。E—mail：hysban@tom．com2)侧视成像地形起伏引起的投影差—高分辨率卫星为了减小重访周期，常常采取侧视成像收稿日期：2006—11．08满足对同一地区的快速重访。在a其他条件不变的前提下，基金项目：中

8、国测绘科学研究院基本科假设传感器倾斜入射角为0，CCD与侧视视线垂直，此时研业务费项目高性能遥感数据集群处理像主点为n。过点A作直线A／v，平行nta(CCD平面)，作关键技术(G7714)直线SN垂直A／v，与Ⅳ点，如图2所示：维普资讯http://www.cqvip.com测绘科学第33卷2．2修正的多项式模型由于高差引起的投影差主要影响扫描方向的位移，