一种三线阵卫星影像区域网平差方法

摘要

本发明涉及一种三线阵卫星影像区域网平差方法，包括以下步骤：1）读取卫星影像，并将各类点的坐标信息存成相应的点文件；2）读取各文件，得到卫星影像的RPC模型以及控制点和检查点的地面坐标、影像坐标和连接点的像点坐标；3）确定地面点坐标和像方变换模型的初值；4）逐点构建误差方程并进行法化；5）对法方程利用谱修正法迭代估计求解改正参数和地面点坐标；6）计算此次平差迭代后所能达到的物方精度；7）计算此次平差迭代后所能达到的像方精度，通过像方残差并利用信息扩散模型确定下一次迭代像点坐标观测值的权值P；8）当满足定向参数中的平移参数均小于阈值时，平差迭代结束；当不满足预设条件时继续迭代，直至迭代结束；9）当整个平差迭代结束时，输出最平差物方精度和像方精度的精度报告。

主权项

一种三线阵卫星影像区域网平差方法，其包括以下步骤：1)读取卫星CCD阵列影像，选择相邻卫星影像重叠区域的同名点作为影像间的连接点，根据点之记或者控制影像在卫星影像上刺出控制点和检查点，并将连接点、控制点和检查点的坐标信息存成相应的点文件；2)读取卫星CCD阵列影像的rcp参数文件、连接点文件、控制点文件和检查点文件，得到卫星CCD阵列影像的RPC模型以及控制点和检查点的地面坐标、影像坐标和连接点的像点坐标；3)确定地面点坐标和像方变换模型的初值；4)利用量测得到像点坐标和对应的地面点坐标，针对连接点和控制点分别对定向参数和地面点坐标求偏导并逐点构建误差方程并将构建的误差方程进行法化，具体过程为：在模型的基础上建立仿射变换模型：$\left.\begin{array}{c}{F}_y=a_1+a_2·sample+a_3·line\\ F_x=b_1+b_2·sample+b_3·line\end{array}\right\}$式中，F_y和F_x为控制点在影像坐标系中的量测坐标与真实坐标的差值，即改正数；a₁,a₂,a₃和b₁,b₂,b₃是影像的定向参数，line和sample是控制点在影像坐标系中的行列号；建立误差方程：$v_x=\left(\begin{array}{c}\frac{\partial F_x}{\partial a_1}·\Delta a_1+\frac{\partial F_x}{\partial a_2}·\Delta a_2+\frac{\partial F_x}{\partial a_3}·\Delta a_3+\frac{\partial F_x}{\partial b_1}·\Delta b_1+\frac{\partial F_x}{\partial b_2}·\Delta b_2+\frac{\partial F_x}{\partial b_3}·\Delta b_3\\ +\frac{\partial F_x}{\partial D_{lat}}·{\mathrm{\Delta D}}_{lat}+\frac{\partial F_x}{\partial D_{lon}}·{\mathrm{\Delta D}}_{lon}+\frac{\partial F_x}{\partial D_{hei}}·{\mathrm{\Delta D}}_{hei}\end{array}\right)+F_{x0}$$v_y=\left(\begin{array}{c}\frac{\partial F_y}{\partial a_1}·\Delta a_1+\frac{\partial F_y}{\partial a_2}·\Delta a_2+\frac{\partial F_y}{\partial a_3}·\Delta a_3+\frac{\partial F_y}{\partial b_1}·\Delta b_1+\frac{\partial F_y}{\partial b_2}·\Delta b_2+\frac{\partial F_y}{\partial b_3}·\Delta b_3\\ +\frac{\partial F_y}{\partial D_{lat}}·{\mathrm{\Delta D}}_{lat}+\frac{\partial F_y}{\partial D_{lon}}·{\mathrm{\Delta D}}_{lon}+\frac{\partial F_y}{\partial D_{hei}}·{\mathrm{\Delta D}}_{hei}\end{array}\right)+F_{y0}$式中，ΔD_lat、ΔD_lon、ΔD_hei为地面点坐标改正数；Δa₁，Δa₂，Δa₃，Δb₁，Δb₂，Δb₃为影像定向参数改正数；v_x,v_y为像点坐标改正数；F_x0,F_y0为像点坐标近似值与像点坐标观测值之差；(i＝1、2、3)为误差方程对定向参数所求的偏导数；为误差方程对地面点坐标所求的偏导数；记为：V＝Bt+AX‑l P同样对每个控制点列如下线性方程：$v_x=(\frac{\partial F_x}{\partial a_1}·{\mathrm{\Delta a}}_1+\frac{\partial F_x}{\partial a_2}·{\mathrm{\Delta a}}_2+\frac{\partial F_x}{\partial a_3}·{\mathrm{\Delta a}}_3+\frac{\partial F_x}{\partial b_1}·{\mathrm{\Delta b}}_1+\frac{\partial F_x}{\partial b_2}·{\mathrm{\Delta b}}_2+\frac{\partial F_x}{\partial b_3}·{\mathrm{\Delta b}}_3)+F_{x0}$$v_y=·(\frac{\partial F_y}{\partial a_1}·{\mathrm{\Delta a}}_1+\frac{\partial F_y}{\partial a_2}·{\mathrm{\Delta a}}_2+\frac{\partial F_y}{\partial a_3}·{\mathrm{\Delta a}}_3+\frac{\partial F_y}{\partial b_1}·{\mathrm{\Delta b}}_1+\frac{\partial F_y}{\partial b_2}·{\mathrm{\Delta b}}_2+\frac{\partial F_y}{\partial b_3}·{\mathrm{\Delta b}}_3)+F_{y0}$记为：V＝Bt‑l P其中：$B=\left(\begin{array}{cccccc}\frac{\partial F_x}{\partial a_1}& \frac{\partial F_x}{\partial a_2}& \frac{\partial F_x}{\partial a_3}& \frac{\partial F_x}{\partial b_1}& \frac{\partial F_x}{\partial b_2}& \frac{\partial F_x}{\partial b_3}\\ \frac{\partial F_y}{\partial a_1}& \frac{\partial F_y}{\partial a_2}& \frac{\partial F_y}{\partial a_3}& \frac{\partial F_y}{\partial b_1}& \frac{\partial F_y}{\partial b_2}& \frac{\partial F_y}{\partial b_3}\end{array}\right),t={\left(\begin{array}{cccccc}{\mathrm{\Delta a}}_1& {\mathrm{\Delta a}}_2& {\mathrm{\Delta a}}_3& {\mathrm{\Delta b}}_1& {\mathrm{\Delta b}}_2& {\mathrm{\Delta b}}_3\end{array}\right)}^T$$A=\left(\begin{array}{ccc}\frac{\partial F_x}{{\mathrm{\Delta D}}_{lat}}& \frac{\partial F_x}{{\mathrm{\Delta D}}_{lon}}& \frac{\partial F_x}{{\mathrm{\Delta D}}_{hei}}\\ \frac{\partial F_y}{{\mathrm{\Delta D}}_{lat}}& \frac{\partial F_y}{{\mathrm{\Delta D}}_{lon}}& \frac{\partial F_y}{{\mathrm{\Delta D}}_{hei}}\end{array}\right),X={\left(\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Delta D}}_{lat}& {\mathrm{\Delta D}}_{lon}& {\mathrm{\Delta D}}_{hei}\end{array}\right)}^T$$l=\left(\begin{array}{c}-F_{x0}\\ -F_{y0}\end{array}\right),V=\left(\begin{array}{c}{v}_x\\ v_y\end{array}\right)$根据最小二乘平差构建法方程：$\left(\begin{array}{cc}{A}^{T}PA& A^{T}PB\\ B^{T}PA& B^{T}PB\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}t\\ X\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{A}^{T}Pl\\ B^{T}Pl\end{array}\right);$5)对法方程利用谱修正法迭代估计求解改正参数和地面点坐标；6)每完成一次平差迭代时，计算出检查点对应的地面点坐标，并同时计算此次平差迭代后所能达到的物方精度；7)每完成一次平差迭代时，通过计算的检查点对应的地面点坐标反投影计算出像点坐标，并计算此次平差迭代后所能达到的像方精度，通过像方残差并利用信息扩散模型确定下一次迭代像点坐标观测值的权值P；8)当满足定向参数中的平移参数均小于阈值时，整个平差迭代结束；当不满足预设条件时，返回步骤5)继续迭代计算，直到满足迭代收敛条件；如果迭代次数达到预设迭代次数，仍然不能收敛，那么迭代结束；9)当整个平差迭代结束时，输出最后一次迭代时所计算得到的平差物方精度和像方精度的精度报告，根据精度报告对平差效果进行评价。