资源三号卫星安平地区立体定位的精度分析-论文.pdf

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1、2014年第3期·北京测绘·27资源三号卫星安平地区立体定位的精度分析王素敏刘楚斌雷蓉(1．61512部队，北京100088；2．信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州450052)[摘要]考虑资源三号卫星轨道、姿态数据和光学传感器内部结构，构建合适的内方位模型和外方位模型描述内方位元素和外方位元素的误差变化，选取合适的平差模型进行自检校区域网平差。实验结果表明正确的平差模型能显著提高资源三号卫星的立体几何定位精度。[关键词]资源三号光学几何检校立体定位精度[中图分类号]P236[文献标识码]B[文章编号]1007—3000(2014)03—4资源三号测绘卫星为我国首颗民用

2、三线阵表2资源三号传感器主要性能指标高分辨率立体测绘卫星，其主要任务是利用三线阵影像实现1：5万立体测图。资源三号测绘卫星上搭载有一台地面分辨率约为2．1米的高分辨率正视全色延时积分成像(TDIcCD)相机、地面分相机数11辨率约为3．6米的前视、后视全色延时积分成像蓝：450—520相机。资源三号卫星技术参数和相机主要性能520-59光谱范围(nm)全色(PAN)：5。。一8O0~：指标如表1和表2所示[1J：红：63。一69近红外：770-890表I资源三号卫星技术参数介绍地面像元分辨率(m)3．62．110发射时间2012年1月9日像元尺寸(urn)1072O运载火箭

3、H⋯IIATDI(CDTDICCDTDIC(DccD器件卫星质量约26OOkg4片3片3片设计寿命约4年幅宽(kin)505050视场角(。)666太阳同步轨道重复周期：59天数据压缩比2(可选：)(：可1／选4：])1无～损‘压缩一轨道重访周期：5天资源三号卫星上天后，受发射时的振动、温高度：505．984km倾角：97．421。度和加速度等因素的影响，传感器内部结构的变化将会导致影像内方位元素与实验室标定值不数据速度450Mbps一致，影响卫星的定位精度。在目前的技术条件星载数据存储器数据记录仪存储量(>下，卫星的姿态测量误差在卫星高精度定位中一500GB)般难以忽略，

4、需利用控制数据进行外方位定标来剔除姿态测量误差[2_『。无缝影像覆盖范围南北纬84度以内作为我国首颗民用三线阵高分辨率测绘卫降交点地方时10：30AM星，国内关于高分辨率几何定标的积累和研究相对较少l_4JL，国外虽有较长的卫星几何定标历史[收稿日期]2013—12一o9[作者简介]王素敏(1974)，女，汉族，河南封丘人，硕士研究生，工程师，研究方向为摄影测量与遥感影像处理。28·北京测绘·2014年第3期和丰富的几何定标经验，但大多只是对几何定标其中，(Xs，Y，Z)为外方位线元素；m为流程进行简单的概述][JL8]。为了实现对资源三尺度因子；B为空间固定惯性坐标系(J

5、2ooo坐标号卫星的高精度几何定标，需对几何定标技术和系)到地球固定参考坐标系(WG$84坐标系)的几何定标方案进行深入的研究。旋转矩阵；L为本体坐标系到空间固定惯性坐标针对上述情况，本文首先构建了资源三号测系的旋转矩阵。和表示的是CCD像元在绘卫星影像的严格几何模型，解算影像的内方位传感器坐标系中沿轨道方向和垂直于轨道方向元素和外方位元素。然后通过对传感器内部结的指向角。利用资源三号卫星下传的辅助数据，构和卫星姿态轨道数据的分析，设计了合适的内由式(1)可解算出资源三号卫星影像中任一扫描方位模型和外方位模型来描述内方位元素和外行的外方位元素。方位元素的误差变化，从而建立自

6、检校光束法区2自检校光束法区域网平差域网平差模型对传感器进行几何检校。2．1内方位元素误差分析1严格几何模型内方位元素误差主要来源于镜头光学畸变资源三号卫星影像的严格几何模型可由式差、像元尺寸与焦距变化和CCD旋转变化。综合(1)表达L9]：镜头光学畸变参数、像元尺寸变化参数、焦距变P黜一(Xs，Ys，Zs)+m·B·L·化参数与线阵CCD在焦平面内的旋转变化参数，(tan(Or)，一tan(~ox)，1)(1)构建资源三号卫星传感器的内方位模型m：{}Ax=Axp一·+(愚·r+忌2·r)+(r+2x。)+2p2··+(dp+)·x(2)lAy=Ayp一·+(志1·r+2

7、·r)+1··y一+2p2(r+2。)+sin0·．J——f令：s=(dp+)为比例尺因子jR===sin0为旋转因子。则内方位模型最终简化为：{IAx=Axp一·+(忌。·r。+愚2·r4)x-q-p(r。+2Y)q-2p·X一·y一+S·，(3)IAy=Ayp一·+(忌l·r+是2·r)+户··y—q-2p2(r+Zy)+R·．L此内方位模型综合考虑了镜头光学畸变、像达到分米级。资源三号卫星精密定轨的精度为元尺寸变化、焦距变化和CCD旋转变化因素。但厘米级，其对立体定位精度的影响基本可以忽在具体的平差应用中，对