摄影测量的若干进展SomeProgressinPhotogrammetry-OpenRS课件.ppt

1、光学卫星摄影测量处理光学卫星摄影测量处理张张 过过 2目录目录1、选题依据、选题依据2、弱交会条件下卫星影像的平面区域网平差、弱交会条件下卫星影像的平面区域网平差3、基于轨道约束的标准景影像立体区域网平差、基于轨道约束的标准景影像立体区域网平差4、结论与展望、结论与展望31、选题依据、选题依据41、选题依据、选题依据n获取全国获取全国全球覆盖全球覆盖DOM和和DSM的需求的需求 高精度、全覆盖、空间连续高精度、全覆盖、空间连续 a.目前单景正射纠正方法存在的问题 1）对控制点需求量大（一景需要4个GCP）2）无法满足接边精度 561、选题依据、选题依据n获取全国获取全国全球覆盖全球覆盖DOM和

2、和DSM的需求的需求 高精度、全覆盖、空间连续高精度、全覆盖、空间连续 a.目前单景正射纠正方法存在的问题 1）对控制点需求量大（一景需要4个GCP）2）无法满足接边精度 b.基于RFM的标准景影像DSM生产存在的问题 1）对控制点需求量大（稀疏控制下精度差）71、选题依据、选题依据1、弱交会条件下卫星影像的平面平差、弱交会条件下卫星影像的平面平差 解决大区域正射纠正的接边和控制点数量问题解决大区域正射纠正的接边和控制点数量问题2、基于轨道约束的标准景影像立体平差、基于轨道约束的标准景影像立体平差 解决大区域平差控制点数量的问题解决大区域平差控制点数量的问题81、选题依据、选题依据卫星影像的区

3、域网平差基于严密几何模型基于通用传感器模型（RFM）两者精度基本一致，基于RFM的区域网平差方法更稳定92、弱交会条件下卫星影像的、弱交会条件下卫星影像的平面区域网平差平面区域网平差10成像几何模型成像几何模型1234(,)(,)(,)(,)nnnnnnnnnnnnnnp XY ZrpXY Zp XY ZcpXY ZRFM的数学表达形式：的数学表达形式：像方系统误差补偿模型像方系统误差补偿模型：012012ree sampleelinecffsamplefline 11平面区域网平差误差方程平面区域网平差误差方程012012010122000000rceeerrrrreeeXYvfrrvccc

4、ccfccfffXYfXY 012001212012000000rceeerrrrrrfeeeXYZvrrfvccccccccffffXYZXYZ12DEM辅助高程内插辅助高程内插n弱交会状态下的卫星影像之间，由于交会角较小，同名光弱交会状态下的卫星影像之间，由于交会角较小，同名光线相交在深度（高程）误差较大。线相交在深度（高程）误差较大。直接采用立体区域网平直接采用立体区域网平差方法，会导致求解异常、不收敛。差方法，会导致求解异常、不收敛。n在平面平差过程中，连接点的物方高程值是通过平面坐标在平面平差过程中，连接点的物方高程值是通过平面坐标在已有在已有DEM的情况下内插得到。的情况下内插得到

5、。DEM13平面平差试验结果与分析平面平差试验结果与分析n1、平面平差与立体平差的对比试验、平面平差与立体平差的对比试验n1.1、比较平面平差与立体平差的最终平面精度、比较平面平差与立体平差的最终平面精度n1.2、比较不同精度的、比较不同精度的DEM对平面平差精度的影响对平面平差精度的影响n2、大区域正射纠正试验、大区域正射纠正试验n2.1、不同控制点分布的平面平差精度、不同控制点分布的平面平差精度n2.2、不同区域的平面平差及正射纠正、不同区域的平面平差及正射纠正14控制点精度控制点精度n平面位置精度为平面位置精度为5 mn高程值是通过高程值是通过1:50000DEM内插内插15试验区数据介

6、绍试验区数据介绍项目齐齐哈尔51试验区渭南33试验区正视影像分辨率(m)2.12.1前后视影像分辨率(m)3.5*3.73.5*3.7轨道数（条）53控制点(个)7352连接点（个）6228最大地形起伏(m)300（平原和山地）767（平原和山地）平面平差与立体平差的对比试验16试验区数据介绍试验区数据介绍项目张家口实验区东北实验区河北实验区正视影像分辨率(m)2.12.12.1轨道数（条）5510控制点(个)8681313连接点（个）31130402影像间平均交会角（）888最大地形起伏(m)1125（山地）137（平原）1606（山地）大区域正射纠正试验171.1平面和立体平差精度比较平面

7、和立体平差精度比较试验区平差类型平差方案控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程齐齐哈尔立体平差无控平差07320.516 9.81722.58516.0488.7485.12510.1396.400带控平差12617.531 8.1258.3197.9112.8063.1724.2353.366平面平差无控平差07325.122 8.84326.287-10.970 3.59811.545-带控平差12616.7108.7819.134-2.8373.1364.229-陕西渭南立体平差无控平差05213.31515.68918.86520.7599.2821

8、0.25213.83013.902带控平差9436.2187.1307.1596.861 3.3172.967 4.450 2.622平面平差无控平差05215.15418.30420.130-9.4789.42913.370-带控平差9436.0497.2277.425-2.5232.9993.919-18Test areaGrid sizeSchemeGCPsICPsMaximum residual(m)RMS error(m)ENPlaneENPlaneQiqihar25Without GCPs07325.1228.84326.28710.9703.59811.545With GCPs1

9、2616.7108.7819.1342.8373.1364.22990Without GCPs07320.886 8.94821.9979.964 3.62710.604With GCPs12616.992 8.7819.1342.626 3.1114.0711000Without GCPs07321.344 8.94922.4629.822 3.62310.469With GCPs12616.794 8.7819.1352.624 3.1064.066Weinan25Without GCPs05215.15418.30420.1309.4789.42913.370With GCPs9436.

10、0497.2277.4252.5232.9993.91990Without GCPs05215.710 18.36820.3159.6119.45013.478With GCPs9435.953 7.2277.4392.485 3.0103.9031000Without GCPs05218.666 18.85422.694 10.3509.62314.133With GCPs9436.098 7.2877.6352.568 3.0193.964Zhangjiakou25Without GCPs08616.94315.92818.937 8.5986.67310.884 With GCPs977

11、7.4156.6658.3102.7352.7523.88090Without GCPs08659.20813.50959.35312.0926.28913.630With GCPs97710.42810.45211.0213.9334.1695.7321000Without GCPs086207.546 26.153209.187 31.3267.27932.160With GCPs97721.40710.22421.4266.9443.6157.8281.2不同不同DEM支持的平面平差精度支持的平面平差精度192.1不同控制点分布的平面平差精度不同控制点分布的平面平差精度Test area

12、SchemeGCPsICPsMaximum residual(m)RMS error(m)ENPlaneElevation ENPlaneElevationZhangjiakoutest areaA4779.893 10.416 11.2655.1234.1376.585B57711.668 11.121 13.048 4.3294.7086.396C6777.959 7.772 10.4633.2763.3374.676D8777.465 8.596 10.627 3.1943.6654.862E9777.0606.2517.150 3.7422.601 4.557202.2 不同区域不同区

13、域5*2区域区域试验区平差方案控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程5*2无控平差08616.94315.92818.937-8.5986.67310.884-带控平差9777.0606.2517.150-3.7422.601 4.557-212.2 不同区域不同区域 5*5区域区域5*5无控平差08111.74812.43613.261-4.1437.9618.974-带控平差9725.3267.7939.123-2.9092.8494.072-试验区平差方案控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程222.2 不同区域不同

14、区域 139景区域景区域平差方案控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程无控平差031344.35931.31045.410-20.6429.56222.749-带控平差3328021.23013.93122.623-5.5914.1156.942-23大区域正射纠正接边（沿轨）大区域正射纠正接边（沿轨）24大区域正射纠正接边（垂轨）大区域正射纠正接边（垂轨）25多源数据的平面平差实验多源数据的平面平差实验n2m分辨率影像实验分辨率影像实验n0.5m分辨率影像实验分辨率影像实验n16m分辨率影像实验分辨率影像实验nSAR影像实验影像实验26WorldView0

15、2试验试验甘肃吴忠市利通区27WorldView02平面平差试验平面平差试验项目全色影像（24景）多光谱影像（16景）影像分辨率(m)0.52轨道数（条）33地面控制点(个)77地面连接点（个）5336最大地形起伏(m)1300（山地）1300（山地）试验区参数测区点位分布图28平面平差试验平面平差试验试验区试验试验影像影像平平差差方案方案控制点控制点(个个)检查点检查点(个个)最大残差最大残差(m)中误差中误差(m)EN平面平面高程高程EN平面平面高程高程吴忠利通测区全色无控平差0725.065 14.11326.858-12.557 9.55715.781-带控平差52 3.9574.78

16、5 6.209-2.805 4.205 5.055-多光谱无控平差0719.297 14.657 22.246-8.717 9.44812.855-带控平差61 1.983 0.159 1.990-1.983 0.159 1.990-291:50000DLG叠加显示叠加显示30GF-1多光谱相机拼接多光谱相机拼接n地面分辨率：地面分辨率：16mn控制资料：控制资料：landsat ETM+30m分辨率分辨率nDEM：SRTM 90m格网数据。格网数据。试验：试验：16景景 E110.5-E118.5；N31.3-N35.13132Landsat ETM+分辨率 30mGF-1分辨率 16m33

17、平面平差结果平面平差结果试验区平差方案控制点(个)检查点(个)最大残差(pixel)中误差(pixel)EN平面高程EN平面高程4*4无控平差0114.645.74 7.20-2.752.553.75-带控平差47 3.81 2.363.90-2.321.67 2.86-34接边精度接边精度35国产国产YG-3影像的平面平差（影像的平面平差（SAR）项目咸宁试验场卫星名称遥感三号地面分辨率(m)3轨道数2控制点数11连接点数9最大地形起伏(m)300（平地和山地）36YG-3-平面平差平面平差Test areaSatelliteGCPsICPsMaximum residual(m)RMS er

18、ror(m)ENPlaneENPlaneXianningYG-301171.40525.65071.92460.09314.80861.891474.8044.6215.0072.8013.1514.216565.1244.9435.4603.3902.5474.24037YG-3-平面平差残差图平面平差残差图0 GCP4 GCP5 GCP38YG-3 拼接效果拼接效果393、基于轨道约束的标准景影像、基于轨道约束的标准景影像立体区域网平差立体区域网平差40轨道平差轨道平差n卫星实际成像为卫星实际成像为条带影像条带影像，因用户需求进行了标，因用户需求进行了标准景分景。准景分景。n针对标准景，一

19、般利用针对标准景，一般利用严密几何模型严密几何模型通过姿轨约通过姿轨约束建立同轨条件。束建立同轨条件。n如何在标准景条件下，仅利用影像的如何在标准景条件下，仅利用影像的RFM考虑轨考虑轨道条件？道条件？目前方法的问题：目前方法的问题：41轨道平差轨道平差n还原虚拟长条带影像：同轨影像的逻辑拼接还原虚拟长条带影像：同轨影像的逻辑拼接42轨道平差轨道平差n轨道轨道RPC生成，若拟合精度差，需补偿格生成，若拟合精度差，需补偿格网模型。网模型。43轨道平差轨道平差n最终用户需要的为标准景的定向参数，需要最终用户需要的为标准景的定向参数，需要将所求的仿射参数规划到各自原始影像中。将所求的仿射参数规划到各

20、自原始影像中。RPCRPC待求轨道模型轨道平差单景模型仿射变换参数仿射变换参数44轨道平差：数据轨道平差：数据项目河北太行山试验区陕西渭南试验区正视影像分辨率(m)2.12.1前后视影像分辨率(m)3.5*3.73.5*3.7轨道数（条）13控制点(个)22445连接点（个）7028最大地形起伏(m)148076745格网点补偿格网点补偿(RPC拟合精度拟合精度)相机项目格网补偿前(piexl)格网补偿后(piexl)行方向列方向平面行方向列方向平面正视最小值0.000010.000210.012110.000000.00000 0.00000最大值0.4740430.3465230.3472

21、40.013050.07535 0.07547平均值0.1588710.3350710.336290.000910.01009 0.01013前视最小值0.000000.000260.002890.000000.00000 0.00000最大值0.2881519.2430219.243850.006470.05553 0.05590平均值0.104426.708706.709510.000570.00768 0.00770后视最小值0.000010.000230.016130.000000.00000 0.00000最大值0.3974018.5985118.601810.004800.0709

22、3 0.07100平均值0.110256.735236.736130.000460.00824 0.0082546有无补偿格网的轨道平差精度比较有无补偿格网的轨道平差精度比较试验区补偿格网控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程河北太行山无022412.669 46.523 47.174 15.4515.40620.363 21.0689.137422021.670 77.797 79.7329.3898.39733.384 34.4233.211有02247.4875.7518.64716.2111.9901.8312.7048.66042206.4915.

23、4257.4659.8471.8111.8892.6173.080陕西渭南无04512.790 17.221 20.780 22.5439.3659.68213.470 14.1916395.8428.6409.1496.7852.9183.2324.3552.976有04512.789 16.121 18.963 21.9479.3849.54513.385 14.4136395.8066.9409.0486.2352.8672.8754.0612.89547单景平差与轨道平差对比单景平差与轨道平差对比试验区平差类型控制点(个)检查点(个)最大残差(m)中误差(m)EN平面高程EN平面高程河

24、北太行山单景模式02248.5836.8829.75515.7212.1562.0362.9668.84542209.0936.7509.61515.6532.2521.9072.9518.44062188.7277.3269.10715.6582.0941.9842.8858.085轨道约束02247.4875.7518.64716.2111.9901.8312.7048.66042206.4915.4257.4659.8471.8111.8892.6173.08062186.5915.4647.5089.2801.6881.8492.5043.117陕西渭南单景模式04513.096 16

25、.092 19.117 23.6009.2449.55413.29414.49944110.760 11.920 16.058 19.4175.6235.9838.21110.1756395.0497.3637.64913.7122.6272.6743.7495.934轨道约束04512.789 16.121 18.963 21.9479.3849.54513.38514.4134416.3037.2429.20316.8852.5563.3854.2428.5716395.8066.9409.0486.2352.8672.8754.0612.89548渭南区域的残差图（渭南区域的残差图（0控

26、）控）单景平差轨道平差49渭南区域的残差图（渭南区域的残差图（4控）控）单景平差轨道平差50渭南区域的残差图（渭南区域的残差图（6控）控）单景平差轨道平差514、结论与展望、结论与展望52结论结论n1、平面平差方法是必要的，而且也是可行的。、平面平差方法是必要的，而且也是可行的。n2、平面平差能够达到与立体平差相当的物方平面精度。、平面平差能够达到与立体平差相当的物方平面精度。n3、1000m格网、格网、90m格网和格网和25m格网的格网的DEM作为高程约作为高程约束，地形较为平坦区域，平面平差精度一致。地形起伏较束，地形较为平坦区域，平面平差精度一致。地形起伏较大区域，更高精度的大区域，更高

27、精度的DEM可以得到更高的平差精度。可以得到更高的平差精度。n4、减少区域正射纠正中控制点的数量需求，节省人工作业、减少区域正射纠正中控制点的数量需求，节省人工作业量，提高效率量，提高效率n5、保证了正射纠正后影像的绝对定位精度，且相邻影像接、保证了正射纠正后影像的绝对定位精度，且相邻影像接边精度高。边精度高。53展望展望n1、本文中的平面区域网平差没有考虑到轨道约束条件，将、本文中的平面区域网平差没有考虑到轨道约束条件，将轨道约束条件应用到卫星影像平面区域网平差轨道约束条件应用到卫星影像平面区域网平差中，会进一中，会进一步减少地面控制点的需求。步减少地面控制点的需求。n2、在区域网平差程序中

28、，加入、在区域网平差程序中，加入自动判断测区几何强度自动判断测区几何强度强弱强弱的模块，通过图形显示自动发现测区中几何强度较弱的区的模块，通过图形显示自动发现测区中几何强度较弱的区域。加入域。加入自动判断连接点交会强弱自动判断连接点交会强弱的功能，自动判断该点的功能，自动判断该点是采用立体平差还是采用平面平差。是采用立体平差还是采用平面平差。n3、目前，卫星影像区域网平差的控制点布设方案仅仅从实、目前，卫星影像区域网平差的控制点布设方案仅仅从实际试验的角度予以解释，如何从际试验的角度予以解释，如何从理论上阐述卫星影像区域理论上阐述卫星影像区域网平差的控制点布设原则网平差的控制点布设原则，对大区域卫星影像平差的可靠，对大区域卫星影像平差的可靠性有着十分重要的意义。性有着十分重要的意义。