IKONOS影像中地形起伏对投影差的影响

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1、104--106，2012地质学千ll第36卷第1期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2012．01．1041KONOS影像中地形起伏对投影差的影响赵小祥1。韦福彪2，狄群2。翟辉2(1．江苏省测绘工程院，江苏南京210013；2．江苏省地质调查研究院，江苏南京210018)摘要：利用航空摄影测量的共线方程式．可以计算由于地形高差导致的地物在航片上的投影差大小和方向，从而进行修正，从投影的角度来分析IKONOS影像巾由于地形起伏带来投影差的原闪和特点，给出了计算公式用以分析影像纠正所需的地形精度要求，并埘使用投影差和

2、地物阴影大小来估算建筑物高度进行了尝试。关键词iIKONOS影像；成像高度角；投影差中图分类号：TP79文献标识码：A文章编号：1674—3636(2012)01—0104—030引言航空摄影的像片均为中心投影，其投影光线是发射状的，汇聚于相机主点。这就使得某一地物在航空像片上的影像随着位置的差异引起投影不同，表现为投影方向不同以及投影量不同，只有像主点的投影差才为零。利用航空摄影测量的共线方程式，可以计算由于地形高差所导致的地物_在航片上的投影差大小和方向，从而进行修正，这就是微分纠正，它是制作正射影像的基本原理(张祖勋等，2002)。对

3、于较高分辨率的卫星遥感影像，由于传感器的在轨高度很高，影像幅面相对过小，冈此影像获取的视场角{E／b(王树根，2009)。例如：IKONOS其地面分辨率为1nl，卫星的设计高度是681km，而像幅1kmX1．3km，可以计算其视场角为0．10940(0．1909弧度)。而普通航空摄影的真彩航空像片(以成图比例尺1：5000为例)，焦距一般为153．161lnln，像幅230mmX230mm，通过计算，得出视场角740。南此可见，两者在投影方式方面存在明显差异，IKONOS等高分辨率卫星遥感影像的视场角很小，投影方式几乎被认为是平行投影；而航

4、空像片的视场角相当大，一般在35。以上，显然不能归纳到平行投影方式(赵英时等，2003)。IKONOS卫星影像由于视场角小，不可能具有固定的倾斜角，否则影像获取将受到极大的限制。例如，倾斜角固定在1。以内的影像，需要140d才能获取同一地区的重复数据，而倾斜角增大为100，则可以在11d左右时间得到重复数据。因此，所设计的传感器需灵活调整其倾斜角，这样可以保证在短期内能获取所需的影像，满足对影像地面分辨率和时间分辨率的需要，还能实现不同方位重复观测，用于立体观测和地形分析建模。所以，用户所得到的影像资料，其倾斜角度也各不相同。由于IKONO

5、S影像是倾斜摄影的，必然存在由于地形起伏建筑物高度造成的影像投影差。笔者主要从数学分析的角度讨论IKONOS影像中地形起伏对影像像素的影响，以便在IKONOS影像的纠正中，选择适当精度的DEM，为实现微分纠正精度提供理论依据。1IKONOS影像中地形起伏对投影的影响和应用相对于航空摄影，搭载卫星传感器的遥感卫星，成像高度非常高，通常在600km以上，但并不意味着投影差随之变小。航空像片虽然视场角较大。但一般是垂直摄影，只有像主点附近的投影差接近于零；而IKONOS影像一般都有一定的倾斜角度，倾斜收稿日期：201l—06—08；修回日期：20

6、1l—07—22；编辑：侯鹏飞作者简介：赵小祥(1976～)，男。T程师，测绘专业，E—mail：jsnj2002cn@yahoo．eom．cn第36卷赵小祥等：IKONOS影像中地形起伏对投影差的影响导致地物投影的产生，倾斜度越大，投影差越大；倾斜度越小，投影差越小。只有当影像的倾斜角为00时，即垂直摄影，地形变化才不会因为地形而引起投影差。以下详细描述IKONOS影像的各种角度，以及与投影差的影响。在研究IKONOS影像的时候，通常会使用到太阳方位角、太阳高度角和卫星成像方位角、成像高度角的概念(图1)。通常所说的卫星影像的倾斜角与这里

7、的成像高度角其实是同一概念，它们之间是余角关系，即如果倾斜角为10。，成像高度角即为80。。用户获取IKONOS影像数据的时候，同时还需要获取元数据文件，文件记录了影像获取时的太阳方位角、太阳高度角、传感器的成像方位角和成像高度角。太阳方位角和太阳高度角是有关太阳方位的描述，而成像方位角和成像高度角是传感器方位的描述。从图1可以看出，太阳方位角影响了地物阴影的方向，太阳高度角影响了地物阴影的大小，它们不会导致投影差，只影响成像的亮度；而成像方位角影响地物投影的方向，成像高度角影响投影差的大小，它们都是导致地物位移的主要原因(周家香等，200

8、4)。太阳方位角图1各种成像角度参数间的相互关系示意图IKONOS影像接近于平行投影，所以单景影像的所有地物阴影方向一致，所有地物投影方向也一致，地物阴影和地物高度比例系数一致，