戴榮凡，韓靜雨，王密，曹金山，金淑英，孫從容

摘要：海洋一號C衛(wèi)星（HY-1C）搭載的海岸帶成像儀（coastal zone imager， CZI）為滿足大幅寬成像 需求，采用雙相機(jī)組合成像，每臺相間使用2片4色電荷耦合光敏元器件（charge-coupled device， CCD）拼接。從嚴(yán)密幾何成像模型出發(fā)，對相機(jī)成像過程中存在的系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，采用一種基 于探元指向角的幾何定標(biāo)模型，并結(jié)合CZI相機(jī)設(shè)計特點與幾何特性，設(shè)計出一套針對HY-1C/CZI 的幾何定標(biāo)方案。首先利用CZI參考基準(zhǔn)波段影像與高精度參考影像進(jìn)行絕對幾何定標(biāo)，采用分 步迭代的方法對參考基準(zhǔn)波段影像內(nèi)外定標(biāo)參數(shù)進(jìn)行解算，其次進(jìn)行波段間相對幾何定標(biāo)，最后得 到所有波段影像的幾何定標(biāo)結(jié)果。實驗結(jié)果表明，經(jīng)在軌幾何定標(biāo)后，平面無控定位精度優(yōu)于5個 像元，影像幾何質(zhì)量得到明顯改善，說明所采用的定標(biāo)模型和方案合理有效。

關(guān)鍵詞：海洋一號C衛(wèi)星；海岸帶成像儀;在軌幾何定標(biāo);探元指向角模型；幾何定位精度

中圖分類號：P237 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-3599（2023）04-0062-09

DOI：10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2023.04.007

On-orbit geometric calibration of HY-1C satellite coastal zone imager

DAI Rongfan1 ， HAN Jingyu2， WANG Mi3， CAO Jinshan3， JIN Shuying3， SUN Congrong2

（1. School of Cyber Science and Engineering， Wuhan University， Wuhan 430079， China ； 2. National Satellite Ocean Application Service，Beijing 100081，China ； 3. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying，Mapping and Remote Sensing，Wuhan University，Wuhan 430079，China）

Abstract ： In order to meet the requirements of wide-width imaging， the coastal zone imager （ CZI） onboard HY-1C satellite adopts the combination of two cameras for imaging and splices two 4-color charge-coupled devices （CCD） between single phase. Based on the rigorous geometric imaging model， this paper analyzes the systematic errors existing in the imaging process of the camera， adopts a geometric calibration model based on the directional angle of probe， and designs a geometric calibration scheme for the CZI camera based on the design of camera characteristics and geometric characteristics. CZI reference band images and high-precision reference images are used to carry out absolute calibration， and the internal and external calibration parameters of reference band images are calculated by step iterative method. According to the bands constraint relation， the calibration results of non-reference band images are obtained by relative calibration between bands. The experimental results show that， the positioning accuracy of plane-free control points is better than 5 pixels after on-orbit geometric calibration， and the geometric quality of the images is obviously improved， which indicates that the calibration model and scheme adopted in this paper are reasonable and effective.

Keywords： HY-1C satellite; coastal zone imager （CZI）; on-orbit geometric calibration; directional angle model of probe; geometric positioning accuracy

引言

北京時間2018年9月7日11時15分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心通過長征二號丙火箭成功發(fā)射海 洋一號C衛(wèi)星（HY-1C）[I]，該星搭載的海岸帶成像 儀（coastal zone imager， CZI）作為其中一·個對地成像 載荷，波段范圍覆蓋可見光和近紅外波段。HY-1C 衛(wèi)星可以實現(xiàn)對全球范圍不同海域不同季節(jié)的海面 溫度、冷空氣、氣旋等天氣過程的實時監(jiān)測和預(yù) 警[2-5] ，HY-1C/CZI在海岸帶動態(tài)監(jiān)測、海岸帶資源 開發(fā)和海洋災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域有著重要意義[5]。海 洋遙感典型的應(yīng)用有沿海赤潮、突發(fā)溢油事件、極地 冰川變化、洪澇災(zāi)情、臺風(fēng)監(jiān)測、農(nóng)作物變化、森林火 災(zāi)監(jiān)測等⑴，這些都需要大幅寬、大數(shù)據(jù)量、高頻次 覆蓋的影像進(jìn)行高精度波段配準(zhǔn)、時序化分析、場景 變化檢測、多傳感器協(xié)同分析等處理，而高精度幾何 定位是這些技術(shù)的重要基礎(chǔ)和保障。因此，幾何定 位精度是決定海洋帶成像儀發(fā)揮海洋遙感服務(wù)質(zhì)量 好壞的關(guān)鍵。

受到衛(wèi)星發(fā)射過程中各種擾動力干擾、在軌運(yùn) 行時的空間環(huán)境變化、成像器件的損壞和老化等影 響，衛(wèi)星發(fā)射之前地面標(biāo)定的成像幾何參數(shù)較在軌 實際狀態(tài)存在較大誤差，若直接使用實驗室參數(shù)影 像平面定位精度僅為10 km左右，無法滿足用戶使 用需求。在軌幾何定標(biāo)[6]通過對在軌成像系統(tǒng)的 內(nèi)外方位元素狀態(tài)進(jìn)行精確標(biāo)定，來補(bǔ)償衛(wèi)星平臺 系統(tǒng)外部誤差和相機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部誤差，為影像的高精 度幾何處理提供高質(zhì)量的幾何成像參數(shù)，這是地面 高精度數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。

為實現(xiàn)高精度幾何標(biāo)定，國外知名的高分辨率 衛(wèi)星如 IKONOS、GeoEye、Worldview、Advanced Land Observing Satellite （ ALOS）、PLEIADES 等[7-11]利用 地面定標(biāo)場對其進(jìn)行了精確的在軌幾何定標(biāo)，影像 內(nèi)部幾何畸變得到顯著改善。世界上首顆高分辨率 商業(yè)衛(wèi)星IKONOS[8]通過鳳凰城、澳大利亞等地的 地面定標(biāo)場進(jìn)行定標(biāo)，在無地面控制點的條件下，平

面定位精度達(dá)到12 m;ALOS衛(wèi)星[9]為了實現(xiàn)三視 立體相機(jī)的精確標(biāo)定，從地面參考影像數(shù)據(jù)中提取 四千余個控制點，利用線性回歸的方法獲取相機(jī)各 片電荷稱合光敏兀器件（charge-coupled device， CCD）的內(nèi)定標(biāo)參數(shù)，使得相鄰片影像拼接精度達(dá)到 子像素級。

隨著我國光學(xué)遙感衛(wèi)星的蓬勃發(fā)展，嵩山、安 陽、伊犁、東營等地的地面定標(biāo)場也不斷增多，這大 大促進(jìn)了相關(guān)研究者對幾何定標(biāo)工作的深人研究。 李德仁等[12]利用河南嵩山檢校場對資源三號衛(wèi)星 進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)，其中下視相機(jī)影像的無控定 位精度從1 500 m提高到15 m左右，并證實了資源 三號衛(wèi)星三線陣相機(jī)符合零畸變的設(shè)計要求。在此 基礎(chǔ)上，當(dāng)前國內(nèi)許多研究者利用地面高精度參考 影像數(shù)據(jù)，將光學(xué)衛(wèi)星在軌實際獲取的影像數(shù)據(jù)與 其進(jìn)行密集控制點匹配，建立光學(xué)衛(wèi)星影像像方坐 標(biāo)（描述像點的平面位置）與參考影像物方坐標(biāo)（描 述地面點的空間三維坐標(biāo)位置）的映射關(guān)系，通過 空間后方交會方法進(jìn)行光學(xué)衛(wèi)星內(nèi)外定標(biāo)參數(shù)的解 算[13]，對光學(xué)遙感衛(wèi)星相機(jī)進(jìn)行了嚴(yán)格檢校，將影 像幾何內(nèi)精度提升到優(yōu)于一個像素。目前已經(jīng)成功 應(yīng)用到“資源三號”“高分四號”“高分五號” “高分 六號” “吉林一號”等衛(wèi)星幾何誤差標(biāo)定[12-1S]。

不少學(xué)者對光學(xué)遙感影像在軌自主幾何定標(biāo)進(jìn) 行了一些探索研究，其主要思想是通過構(gòu)建影像像對 之間同名光線的相對約束條件來對相機(jī)幾何內(nèi)部畸 變實現(xiàn)補(bǔ)償。皮英東等[19]采用基于稀少控制點定標(biāo) 方法，不依賴于地面定標(biāo)場，利用沿CCD方向兩景重 疊影像及覆蓋區(qū)稀少控制點即可實現(xiàn)內(nèi)外定標(biāo)參數(shù) 的解算，定標(biāo)后可以達(dá)到與使用定標(biāo)場數(shù)據(jù)同樣的幾 何定位精度。但這一方法無法完全擺脫地面參考點 的限制且對重疊影像選取有嚴(yán)格的要求。本文根據(jù) HY-1C/CZI相機(jī)成像特點，重點介紹一種基于探元指 向角的在軌幾何定標(biāo)方法，主要分為幾何定標(biāo)模型構(gòu) 建、參考波段絕對幾何定標(biāo)和波段間相對幾何定標(biāo)， 并對標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行精度驗證和分析。

1海岸帶成像儀相機(jī)成像特點

海岸帶成像儀（CZI）采用線陣推掃成像，光學(xué) 系統(tǒng)光軸同視軸重合、與像面垂直，并搭載2臺相機(jī)，每臺相機(jī)焦面搭載2片CCD器件，每片CCD影 像光譜覆蓋范圍為0.42?0.89 mm，分別為藍(lán)波段、 綠波段、紅波段、近紅外波段。表1列出了海洋一號 C衛(wèi)星搭載的海岸帶成像儀載荷的具體信息。

為滿足大幅寬成像要求，CZI采用2臺相機(jī)組 合的成像模式（圖1a） ，2臺相機(jī)具有同樣的設(shè)計結(jié) 構(gòu)和成像方式，對地面成像時存在一定的重疊區(qū)域， 在相機(jī)內(nèi)部的2片CCD進(jìn)行了全反全透棱鏡的光 學(xué)拼接，可以視為“一條掃描線”。由于制造及裝配 工藝的限制，平臺和相機(jī)中各項參數(shù)與其設(shè)計值之 間難免存在一定的偏差，這需要通過在軌幾何定標(biāo) 對畸變進(jìn)行補(bǔ)償處理。

2幾何定標(biāo)模型與方法

2.1在軌幾何定標(biāo)模型

衛(wèi)星在發(fā)射前會對相機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的實驗室檢校，但是在實際運(yùn)行過程中由于空間物理環(huán)境因素 的改變，實驗室定標(biāo)參數(shù)與實際在軌運(yùn)行參數(shù)之間 存在一定的偏差，因此，需要對存在的誤差進(jìn)行檢校 來改善影像處理的幾何質(zhì)量。其中，影響幾何處理 精度的誤差主要來自兩個方面：一是衛(wèi)星搭載平臺 的外部系統(tǒng)誤差（如相機(jī)安裝角的改變、姿態(tài)與軌 道的誤差等），二是相機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)誤差（如CCD物 理畸變、相機(jī)光學(xué)畸變、相機(jī)主距誤差等）。海岸帶 成像儀相機(jī)的視軸與光軸存在0.12°的差異（圖 1b），這會導(dǎo)致光線通過相機(jī)鏡頭時偏離其理想成 像位置，即像主點中心的指向角和探元的指向角會 存在明顯的角度偏差，從而造成相機(jī)內(nèi)部幾何畸變。

對于光學(xué)衛(wèi)星，利用嚴(yán)格幾何成像模型對各項 像過程中各探元成像光線之間接近平行，各項系統(tǒng)系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，在理論上具有嚴(yán)格的物理意義，誤差參數(shù)存在相關(guān)性，利用物方控制點信息進(jìn)行平 但是主要存在兩個關(guān)鍵問題。一方面是由于衛(wèi)星成 差解算時，會出現(xiàn)病態(tài)化難以收斂的問題，待解算的內(nèi)外方位元素解算結(jié)果的可靠性無法保證。另一方 面則是存在如姿態(tài)漂移誤差的外方位元素非模型化 誤差的影響，這兩個因素均會對可模型化誤差參數(shù) 的解算帶來較大的困難。因此，在實際應(yīng)用中，直接 采用嚴(yán)格幾何成像模型解算其中各項系統(tǒng)誤差參數(shù) 是不可行的，需要通過對其中各項系統(tǒng)誤差參數(shù)依 據(jù)其特性規(guī)律進(jìn)行合理的優(yōu)化，并建立適合于光學(xué) 衛(wèi)星影像在軌幾何定標(biāo)的幾何成像模型。

針對相機(jī)嚴(yán)格幾何成像模型存在的問題，采用 一種基于探元指向角的幾何定標(biāo)模型對CZI進(jìn)行在 軌定標(biāo)（圖2）。通過相機(jī)安裝矩陣來補(bǔ)償相機(jī)安裝 誤差的外部系統(tǒng)誤差，并利用探元指向角參數(shù)來補(bǔ) 償主點、主距、鏡頭畸變等相機(jī)內(nèi)部誤差，最終恢復(fù) 每個探元在空間中的精確指向，解決了相機(jī)嚴(yán)格幾 何成像模型無法準(zhǔn)確標(biāo)定的問題。

由探元指向角的物理含義可知，對各探元指向 角進(jìn)行標(biāo)定本質(zhì)上是對相機(jī)主距進(jìn)行歸一化處理， 確定各探元的指向角在單位主距下的相機(jī)焦平面投 影坐標(biāo)，即：

式（1）中：也和為像元（*，y）在相機(jī)坐標(biāo)系（0-X，F(xiàn)，下的探元指向角，/為相機(jī)焦距。相機(jī)線陣ＣＣＤ 內(nèi)定

標(biāo)模型實質(zhì)上是一個多項式模型，本文米 用三次多項式來對CCD上各探元在“廣義”相機(jī)坐 標(biāo)系下進(jìn)行擬合，以此確定每一個探元的指向角。

（ 5 ）= a*0+^*1 '^s+ax2^s2+ax3Xs3 ，、 2 3， （2） 少y（ 5 ）= ay0+ay1 Xs+ay2^5 +ay3^s

式（2）中：s 為 CCD 的探元號，ax。、ax 1、ax2、ax3、ay。、 ay1、ay2、ay3為多項式的系數(shù)，用于描述CCD的內(nèi)定 標(biāo)參數(shù)進(jìn)而確定探元指向角。

因此，通過對探元指向角的準(zhǔn)確標(biāo)定，可以構(gòu)建 基于探元指向角的在軌幾何定標(biāo)模型，如式（3）所示： tan（也（s）） n ^X_XgpS 日gps」WGS84

（3）

式（3）中：R;：；表示外定標(biāo)參數(shù)相機(jī)安裝角旋轉(zhuǎn)矩 陣，用于確定“廣義”相機(jī)坐標(biāo)系，給內(nèi)定標(biāo)參數(shù)的 計算提供參考，本身并沒有實際物理含義;R;為 J2000坐標(biāo)系至相機(jī)本體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，由姿 態(tài)觀測數(shù)據(jù)確定；R'WGl為WGS84坐標(biāo)系到J2000 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，由地球參數(shù)確定; （XgpS， FgpS，ZgpS）T為衛(wèi)星軌道坐標(biāo)，由GPS觀測數(shù)據(jù) 提供;（H Z）T為像點平面坐標(biāo)對應(yīng)的物方空間三 維坐標(biāo);X為比例因子，可由橢球性質(zhì)求解。

2.2在軌幾何定標(biāo)方案

考慮到海岸帶成像儀CZI相機(jī)設(shè)計特點和成像 方式，采用了一種基于參考影像的絕對幾何定標(biāo)和 基于波段間約束關(guān)系的相對幾何定標(biāo)方案，流程如 圖3所示。

2.2.1 參考波段的絕對幾何定標(biāo)

根據(jù)HY-1C/CZI在軌幾何定標(biāo)模型的特點，首 先選擇B2波段作為參考波段（中間波段為參考影 像便于波段間相對定標(biāo)），利用該波段影像作為待 定標(biāo)影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建探元指向角幾何定標(biāo)模型，將待 定標(biāo)影像與參考影像進(jìn)行密集同名點匹配，選擇出 大量均勻分布的控制點，進(jìn)行外定標(biāo)參數(shù)解算；然 后，利用外定標(biāo)參數(shù)對2個相機(jī)4片CCD進(jìn)行內(nèi)定 標(biāo)，解算探元指向角參數(shù)。其中，內(nèi)定標(biāo)參數(shù)的解算 是以外定標(biāo)參數(shù)所確定的“廣義”相機(jī)坐標(biāo)系作為 參考基準(zhǔn)的。因此，采用分步定標(biāo)的策略，即先解算 夕卜定標(biāo)參數(shù)，再在外定標(biāo)參數(shù)確定的情況下解算內(nèi) 定標(biāo)參數(shù)。

2.2.2 波段間相對幾何定標(biāo)

為了提高各波段影像之間的相對幾何精度，采 用一種波段間的相對幾何定標(biāo)方法，對各波段之間 的相對幾何畸變進(jìn)行檢校，從而提高各波段影像之 間的相對幾何精度，實現(xiàn)高精度的幾何定位一致性 配準(zhǔn)。根據(jù)HY-1C/CZI選擇B2影像為參考波段， 以參考波段為基準(zhǔn)，僅對非參考波段與參考波段之 間的相對幾何畸變進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)。選擇B2波 段作為參考波段，B1、B3和B4作為非參考波段，下 面將以B1波段為例闡述具體技術(shù)流程：

（1）將非參考波段B1影像與參考波段B2影像 進(jìn)行連接點匹配，在波段B2影像上，匹配的連接點 應(yīng)在沿軌方向上相同的一段較短區(qū)域內(nèi)，垂軌方向 上則要求均勻覆蓋整片影像。

（2）根據(jù)外定標(biāo)獲取的相機(jī)安裝參數(shù)和參考波108 °36 '?118 °14 1 E、34 °05 '?39 °16 1 N，包含山東、河北、河南、山西、陜西5省部分區(qū)域，區(qū)域地形主 要是平原和山地。表2列出了該定標(biāo)景影像的具體段B2的內(nèi)定標(biāo)參數(shù)（探元指向角參數(shù)）構(gòu)建嚴(yán)格幾 何成像模型。對非參考波段B1影像與參考波段B2 影像的每一個連接點對[凡（*1 ，y1） ， p2（ x2，y2）]，通 過成像模型計算出參考波段B2的像平面坐標(biāo) p2（*，r）轉(zhuǎn)換到物方空間的地理坐標(biāo)P（B，L，H）。

（3）將P （B， L， H）作為控制點，其在非參考波 段B1影像上對應(yīng)的像平面坐標(biāo)即為凡（*1 ，y1 ），同

2.2.1節(jié)進(jìn)行B1影像的內(nèi)定標(biāo)參數(shù)解算。

3幾何定標(biāo)試驗與分析

3.1實驗數(shù)據(jù)

針對CZI在軌幾何定標(biāo)實驗，為了保證匹配控制 點的均勻分布，要求研究區(qū)域內(nèi)沒有大面積云和水覆 蓋。實驗數(shù)據(jù)選擇的是覆蓋于華北地區(qū)的單景CZI-1A影像產(chǎn)品（預(yù)處理輻射校正級產(chǎn)品），地理范圍為傳統(tǒng)低軌道衛(wèi)星定標(biāo)主要是采用高精度幾何定 標(biāo)場數(shù)據(jù)作為參考影像，但無法滿足海岸帶成像儀 CZI這種大幅寬傳感器的應(yīng)用。選取的定標(biāo)參考數(shù) 據(jù)分別為Landsat 8衛(wèi)星的全色波段正射影像 （digital orthophoto map，DOM ）和航天飛機(jī)雷達(dá)地形 測繪任務(wù)（shuttle radar topography mission，STRM3 ）白勺數(shù)字高程影像（digital elevation model，DEM ），通 過影像拼接的方法來保證定標(biāo)景影像區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全部 覆蓋。其中，DOM的地面幾何分辨率（ground sampling distance，GSD）為 15 m，平面精度優(yōu)于2 m， DEM的地面幾何分辨率GSD為90 m，其高程精度 優(yōu)于16 m，如圖4所示。

3.2絕對幾何定標(biāo)試驗 3.2.1控制點匹配

首先在基準(zhǔn)波段B2影像沿軌方向上選取一段 無云覆蓋區(qū)域影像（便于進(jìn)行匹配）作為定標(biāo)區(qū)域， 然后利用SIFT匹配算法在待定標(biāo)影像區(qū)域和數(shù)字 正射影像DOM進(jìn)行密集匹配，將提取到的同名點 作為內(nèi)外定標(biāo)參數(shù)解算的控制點。圖5為待定標(biāo)片 CCD影像與參考DOM影像密集控制點匹配結(jié)果， 在待定標(biāo)的4片CCD影像上分別得到了 19 008、 26 749、25 175和17 805個地面控制點。

目前，常用的內(nèi)定標(biāo)參數(shù)的精度評價方法是用探 測器畸變曲線來進(jìn)行刻畫。考慮到所采用的幾何定 標(biāo)模型中內(nèi)定標(biāo)參數(shù)并沒有直接的物理含義，本文在各片CCD每隔定間隔選取個探元作為樣本探 元，用探元號作為橫坐標(biāo)，用實驗室檢校值與在軌幾 何定標(biāo)的內(nèi)定標(biāo)參數(shù)分別計算探元指向角的值，將其 作為縱坐標(biāo)，繪制各片CCD的幾何定標(biāo)前后的探元 畸變曲線。該曲線可以準(zhǔn)確直觀的反映各片CCD在 沿軌和垂軌方向上的幾何畸變情況以及評判幾何定 標(biāo)效果的質(zhì)量好壞。由圖6可以看出，各片CCD內(nèi) 部在沿軌和垂軌方向上均存在明顯的非線性畸變，經(jīng) 過內(nèi)外定標(biāo)后，相機(jī)內(nèi)部畸變得到了有效的補(bǔ)償。

影像平面定位精度可以用量測坐標(biāo)（待評價影 像控制點的地理坐標(biāo)）與真實地理坐標(biāo)（參考影像 的實際地理坐標(biāo)）殘差的均方根誤差來表示。假設(shè) 待評價影像基準(zhǔn)點在影像產(chǎn)品上的量測坐標(biāo)為（Xn， Fn），在參考數(shù)據(jù)中的真實坐標(biāo)為（， Fn），用 其他n-1個檢查點的量測坐標(biāo)（Z，， Yt）和真實坐標(biāo)（尤義）分別計算n-1個點以基準(zhǔn)點為原點的量測坐標(biāo)（元，匕）和真實坐標(biāo)（尤，）：

s=巧-匕 量測坐標(biāo)與真實地理坐標(biāo)殘差為= Xo，-氡，處，? = Yo，-？，?， （5）

殘差的均方根誤差（root mean square error， RMSE）為根據(jù)定標(biāo)前后各片CCD影像，分別選取對應(yīng)區(qū) 域的高精度數(shù)字正射影像DOM和數(shù)字高程影像 DEM作為參考影像，利用影像匹配的方法自動選取 出若干數(shù)量均勻分布的控制點，來評價影像的平面 定位精度（表4）。經(jīng)過參考波段的絕對幾何定標(biāo) 后，各片CCD影像的無控定位精度得到明顯改善， 各片影像幾何定位精度均在0.5個像元左右。

3.3相對幾何定標(biāo)

把參考基準(zhǔn)波段B2影像與待配準(zhǔn)B1、B3、B4 波段影像分別進(jìn)行連接點匹配，這些連接點的區(qū)域 與絕對幾何定標(biāo)中的控制區(qū)域保持一致。根據(jù) 2.2節(jié)提出的定標(biāo)方案，利用與參考基準(zhǔn)波段B2影 像匹配得到的密集連接點，外定標(biāo)參數(shù)可采用參考 基準(zhǔn)波段B2的外定標(biāo)解算結(jié)果，然后通過波段間 相對幾何定標(biāo)，對B1、B3、B4波段的4片CCD影像 分別進(jìn)行內(nèi)定標(biāo)參數(shù)解算。對于相對幾何定標(biāo)的結(jié) 果精度可以從各波段各片CCD的幾何定位精度以 及波段配準(zhǔn)精度兩方面進(jìn)行評價。圖7為相對定標(biāo) 后各片CCD的定位精度，通過波段間相對幾何定 標(biāo)，4個波段的每片CCD定位精度均在0.5個像元 左右，可以有效保證非參考波段的幾何精度。

3.4定標(biāo)后精度分析與評價

為了驗證在軌幾何定標(biāo)后幾何定位精度的可靠 性，選取中心為河南鄭州、北京懷柔、遼寧大連、內(nèi)蒙 古呼和浩特、印度西伯利亞、澳大利亞埃芒薩特等6 個地區(qū)的海岸帶成像儀影像，通過與參考影像DOM 進(jìn)行匹配，并計算影像平面定位精度，表5給出了各 驗證景影像具體的幾何定位精度信息，由表5可得， 選取多組影像試驗，經(jīng)在軌幾何定標(biāo)后，影像的無控 定位精度平均約4.2個像元。

機(jī)設(shè)計特點和成像特性，采用一種基于探元指向角 的在軌幾何定標(biāo)模型，提出先開展參考波段的絕對 幾何定標(biāo)，再通過波段間約束關(guān)系進(jìn)行相對幾何定 標(biāo)，最后獲取定標(biāo)模型參數(shù)的在軌幾何定標(biāo)方案。 實驗結(jié)果表明，盡管海岸帶成像儀在發(fā)射前進(jìn)行了 實驗室?guī)缀味?biāo)，但由于發(fā)射過程各種動力的影響、 在軌運(yùn)行空間環(huán)境的變化以及傳感器的損耗等因 素，相機(jī)在軌運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，影像產(chǎn)品的幾何質(zhì) 量無法滿足使用要求。通過在軌幾何定標(biāo)實驗，相 機(jī)內(nèi)部畸變得到了很好的補(bǔ)償，幾何定位精度得明 顯改善。經(jīng)多組影像產(chǎn)品精度測試驗證，幾何定位 精度完全滿足優(yōu)于5個像元的指標(biāo)要求，說明本文 的定標(biāo)模型與方案具有穩(wěn)定性和可靠性的特點。

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