資源三號測繪衛(wèi)星傳感器校正產(chǎn)品幾何模型

潘紅播，張過，唐新明，等

測繪科學(xué)技術(shù)

資源三號測繪衛(wèi)星傳感器校正產(chǎn)品幾何模型

潘紅播，張過，唐新明，等

目的：資源三號測繪衛(wèi)星采用多片 CCD拼接成像的方式獲取地面影像，由于該產(chǎn)品中包含了較多的畸變，用戶難以直接使用，且其RPC模型替代精度低。本文提出了一種基于虛擬重成像的方式消除影像中的內(nèi)外畸變、生成無畸變傳感器校正產(chǎn)品的技術(shù)，并分析了該過程中引入誤差的大小。方法：本文首先建立了資源三號測繪衛(wèi)星多片 CCD影像的嚴密成像幾何模型；分析了多片 CCD影像中存在的畸變，將其分為：內(nèi)畸變與外畸變。內(nèi)畸變是指相機內(nèi)部的畸變引起的 CCD影像變形，包括：光學(xué)鏡頭畸變、CCD畸變以及主點和主距的誤差；外畸變包含 CCD積分時間不一致、軌道參數(shù)中的噪聲以及姿態(tài)的抖動等。在此基礎(chǔ)上，提出了基于理想無畸變的虛擬 CCD對原始影像進行重成像，消除多片 CCD影像中的內(nèi)外畸變。由于虛擬重成像過程中成像光線方向發(fā)生變化，本文分析虛擬重成像過程中可能引入的投影差誤差和交會誤差，表明資源三號測繪衛(wèi)星全色相機引入誤差可以忽略不計，多光譜相機需外部 DEM輔助以實現(xiàn)高精度波段間配準。結(jié)果：通過對河北安平地區(qū)和河南登封地區(qū)的影像分析表明，當僅消除內(nèi)畸變影響時，RFM替代精度優(yōu)于0.7像素，而消除內(nèi)外畸變后，RFM的替代精度優(yōu)于0.01像素。在生成無畸變傳感器校正產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，通過安平地區(qū)474個控制點，登封地區(qū) 36個控制點，采用基于像方仿射變換模型的 RFM平差方法對傳感器校正產(chǎn)品精度進行驗證。登封地區(qū)無控制點平差時，檢查點平面中誤差為10.10 m，高程中誤差為1.88 m。四角點布控，其余點作檢查點，檢查點平面中誤差為2.60 m，高程中誤差為1.58 m。安平地區(qū)無控平差時，其平面中誤差為15.11 m，高程中誤差為8.30 m；4角點布控時，其平面中誤差為1.78 m，高程中誤差為1.46 m。當僅選取前后視兩線陣影像進行平差時，安平地區(qū)檢查點中誤差在平面上為2.44 m，高程上為1.60 m；登封地區(qū)檢查點中誤差平面上為2.88 m，高程上為1.66 m。結(jié)論：資源三號測繪衛(wèi)星傳感器校正產(chǎn)品有效地消除了多 CCD影像中存在的鏡頭、CCD以及主點主距的內(nèi)畸變和積分跳變、軌道高頻噪聲以及姿態(tài)抖動引起的外畸變，建立了替代精度優(yōu)于1%像素的高精度傳感器校正RFM。而虛擬重成像過程中引入的投影差誤差和交會誤差對于全色相機影像可以忽略不計，對于多光譜相機則需引入SRTM作為高程參考。資源三號衛(wèi)星三線陣平差和兩線陣平差相比，在平面上增加了多余觀測，提高了平面定位精度，高程精度基本一致。資源三號衛(wèi)星無地面控制點立體定位精度可以達到15 m。帶控制點平差平面誤差在3 m之內(nèi)，高程誤差在2 m之內(nèi)，完全滿足1︰50000測圖的需求。

來源出版物：測繪學(xué)報, 2013, 42(4): 516-522

入選年份：2015

論地圖學(xué)的屬性和地圖的價值

王家耀，成毅

摘要：目的：地圖學(xué)和地圖對測繪學(xué)和地理學(xué)來說都是十分重要的。不同歷史時期的專家學(xué)者們對地圖學(xué)的屬性和地圖的價值有不同的認識。本文通過對地圖學(xué)發(fā)展歷史和時代特征的分析，探討地圖學(xué)的屬性和地圖的科學(xué)價值。方法：從科學(xué)、技術(shù)、工程的概念和特征出發(fā)，通過對傳統(tǒng)地圖學(xué)到信息化時代地圖學(xué)發(fā)展史的回顧與分析，揭示地圖學(xué)的屬性和特征。從地圖學(xué)對人類思想領(lǐng)域引發(fā)的變革出發(fā)，通過對地圖在各行業(yè)應(yīng)用的歸納，總結(jié)出地圖學(xué)的科學(xué)價值。結(jié)果：通過分析認為，地圖學(xué)具有科學(xué)、技術(shù)和工程屬性。（1）科學(xué)屬性體現(xiàn)在地圖學(xué)具有完整的理論體系。傳統(tǒng)地圖學(xué)的理論體系包括地圖投影、地圖符號和地圖綜合三大理論基礎(chǔ)上；信息時代地圖學(xué)的理論體系以貫穿地圖信息傳輸全過程的地圖空間認知作為核心，由地圖信息論、地圖模型論、地圖符號學(xué)共同構(gòu)成。（2）技術(shù)屬性體現(xiàn)在地圖制圖以地圖學(xué)理論為指導(dǎo)，采用某種技術(shù)工藝流程和與之相適應(yīng)的制圖設(shè)備或儀器，進行地圖設(shè)計、地圖編繪、地圖印刷，并提供應(yīng)用服務(wù)。包括傳統(tǒng)時代繪圖法、刻圖法以及信息化時代的地理信息系統(tǒng)、虛擬地理環(huán)境等。（3）工程屬性體現(xiàn)在地圖制圖系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、虛擬地理環(huán)境等地理信息工程的標準化、可重復(fù)運作的特征。地圖是表達復(fù)雜地理世界最偉大的創(chuàng)新思維，具備表達地理世界的空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系的本質(zhì)功能。地圖的價值體現(xiàn)在科學(xué)、社會、法理、文化和軍事5個方面。（1）地圖揭示科學(xué)規(guī)律、反應(yīng)科學(xué)進步。（2）地圖是社會生活中必不可少的工具；（3）地圖是明疆示界的法理依據(jù)。（4）地圖是記載和傳承人類文明的載體。（5）地圖是軍事籌劃和作戰(zhàn)指揮的工具。結(jié)論：地圖學(xué)的屬性和地圖的價值是一個值得進一步研究的基礎(chǔ)性問題，對于促進地圖學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展具有積極意義。正確理解地圖學(xué)科學(xué)屬性、技術(shù)屬性和工程屬性的內(nèi)涵和相互關(guān)系，將有助于增強地圖學(xué)的創(chuàng)新思維意識；深刻理解地圖的價值，將有助于推動信息時代地圖的應(yīng)用研究。

來源出版物：測繪學(xué)報, 2015, 44(3): 237-241

入選年份：2015

資源三號測繪衛(wèi)星三線陣影像高精度幾何檢校

蔣永華，張過，唐新明，等

摘要：目的：高精度幾何檢校是測繪衛(wèi)星實現(xiàn)立體測圖的關(guān)鍵。資源三號衛(wèi)星是我國第一顆民用立體測繪衛(wèi)星，為保障其測圖精度，使其滿足 1︰50000測圖指標要求，本文研究其三線陣影像高精度幾何檢校方法，以消除資源三號成像系統(tǒng)誤差，最終提升立體測圖精度。方法：根據(jù)經(jīng)典共線方程原理構(gòu)建了資源三號幾何檢校用的嚴密成像幾何模型；基于窄視場條件下軌道誤差與姿態(tài)誤差的等效關(guān)系，采用偏置矩陣統(tǒng)一補償外方位元素系統(tǒng)誤差；推導(dǎo)了線陣 CCD載荷主點偏移誤差、主距誤差、探元尺寸誤差、CCD旋轉(zhuǎn)誤差及鏡頭光學(xué)畸變對幾何定位的影響，在此基礎(chǔ)上建立了資源三號三線陣相機畸變模型用以補償內(nèi)方位元素系統(tǒng)誤差；提出了多檢校場聯(lián)合檢校方案，保證了檢校參數(shù)的穩(wěn)定性。結(jié)果：利用登封檢校場區(qū)域和天津范圍的1︰2000的DOM、DEM 作為聯(lián)合檢校的控制數(shù)據(jù)對資源三號三線陣相機進行幾何檢校，檢校后沿軌/垂軌向最大殘差低于0.5/0.8像素，中誤差優(yōu)于0.3像素；采用內(nèi)蒙、俄羅斯等8個區(qū)域數(shù)據(jù)對檢校后的無控定位精度進行驗證，實驗表明資源三號無控定位精度優(yōu)于20 m；利用河北安平區(qū)域的靶標控制點對檢校后的立體測圖精度進行驗證，結(jié)果表明平面定位精度優(yōu)于0.6 m，高程精度優(yōu)于0.5 m，達到資源三號測繪衛(wèi)星所能達到的理論極限精度。結(jié)論：本文在嚴密幾何成像模型中引入偏置矩陣，能夠很好的消除相機安裝等外方位元素系統(tǒng)誤差；構(gòu)建的多線陣CCD畸變模型能夠很好地消除相機內(nèi)方位元素誤差，最終資源三號無控制定位精度優(yōu)于20 m，利用靶標控制點的立體測圖精度平面優(yōu)于0.6 m，高程優(yōu)于0.5 m，接近理論極限精度；同時，實驗也驗證了資源三號三線陣相機并不存在鏡頭光學(xué)畸變，符合無畸變設(shè)計。

來源出版物：測繪學(xué)報, 2013, 42(4): 523-529，553

入選年份：2015