农业工程学报
農業工程學報
농업공정학보
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
2015年
22期
146-154
,共9页
刘佳%王利民%杨玲波%邵杰%滕飞%杨福刚%富长虹
劉佳%王利民%楊玲波%邵傑%滕飛%楊福剛%富長虹
류가%왕이민%양령파%소걸%등비%양복강%부장홍
卫星%遥感%影像处理%高分一号卫星%有理函数模型%区域网平差%逐点消元法
衛星%遙感%影像處理%高分一號衛星%有理函數模型%區域網平差%逐點消元法
위성%요감%영상처리%고분일호위성%유리함수모형%구역망평차%축점소원법
satellites%remote sensing%image processing%GF-1 satellite%rational function model (RFM)%block adjustment%point-by-point elimination method
2013年4月成功发射的GF-1卫星是中国高分系列卫星的首发星,影像在中国农情遥感监测业务中得到了广泛应用,已成为大宗农作物种植面积遥感监测的主要数据源之一.高精度几何位置的配准是卫星农情定量化应用的基础与前提,该文提出了一种基于区域网平差方法修正GF-1卫星WFV(wide field view,WFV)影像RPC (rational polynomialcoefficients,RPC)参数,获取更高几何定位精度的校正方法,形成了模式化的业务处理流程,为该影像在农情遥感监测中的应用奠定了基础.算法流程包括2个部分,首先是基于像面间仿射变换关系及有理多项式RFM (rational functionmodel,RFM)模型构建轨道间的区域网平差数学模型,其次是根据影像连接点及少量控制点输入求解所有参与平差的卫星影像定向参数,获取亚像元级的校正结果.平差参数的解算是通过两步求解完成的,初始平差参数是根据连接点及对应的DEM高程值进行平差迭代至收敛,结果平差参数是将初始平差参数作为初始值代入区域网平差模型,并以逐点消元方式约化法方程,解算出各影像的仿射变换参数.该文在求解平差参数过程中,直接使用DEM (digital elevation model)上获取的高程值作为约束条件,消除了平面坐标与高程的相关性,保证了区域网平差模型能够解算.混合地形、平原、山区3种情况下区域网平差结果表明,全连接点平差结果具有较高的相对定位精度,其行方向的中误差分别为0.3046、0.4674、0.3365像元,列方向的中误差分别为0.3677、0.2849、0.2889像元;而结合少量控制点的区域网平差则同时具有很高的绝对定位精度,其行方向的中误差分别为0.3648、0.5041、0.3605像元,列方向的中误差分别为0.4954、0.4039、0.6323像元,整体达到了亚像素级.最后,在农业应用基础控制底图的支持下,分别对原始影像、RPC校正影像、区域网平差后的影像进行几何配准,分析不同输入影像条件下的几何校正精度,仅有区域网平差后的影像达到了亚像元的校正精度,混合地形、平原、山区3种情况下行方向的中误差分别为0.6857、0.6664、1.0646像元,列方向的均方差分别为0.4342、0.4696、0.5609像元,但与几何校正前精度相比没有明显改善,说明木文提出的研究方法可以实现少量控制点条件下的几何精校正.不同DEM校正结果表明,对于山区,更高分辨率的DEM可以获得更好的定位精度.上述研究充分表明,该方法对GF-1/WFV数据的处理有效且可行,并在农业部中国农情遥感业务工作中得到了初步应用.
2013年4月成功髮射的GF-1衛星是中國高分繫列衛星的首髮星,影像在中國農情遙感鑑測業務中得到瞭廣汎應用,已成為大宗農作物種植麵積遙感鑑測的主要數據源之一.高精度幾何位置的配準是衛星農情定量化應用的基礎與前提,該文提齣瞭一種基于區域網平差方法脩正GF-1衛星WFV(wide field view,WFV)影像RPC (rational polynomialcoefficients,RPC)參數,穫取更高幾何定位精度的校正方法,形成瞭模式化的業務處理流程,為該影像在農情遙感鑑測中的應用奠定瞭基礎.算法流程包括2箇部分,首先是基于像麵間倣射變換關繫及有理多項式RFM (rational functionmodel,RFM)模型構建軌道間的區域網平差數學模型,其次是根據影像連接點及少量控製點輸入求解所有參與平差的衛星影像定嚮參數,穫取亞像元級的校正結果.平差參數的解算是通過兩步求解完成的,初始平差參數是根據連接點及對應的DEM高程值進行平差迭代至收斂,結果平差參數是將初始平差參數作為初始值代入區域網平差模型,併以逐點消元方式約化法方程,解算齣各影像的倣射變換參數.該文在求解平差參數過程中,直接使用DEM (digital elevation model)上穫取的高程值作為約束條件,消除瞭平麵坐標與高程的相關性,保證瞭區域網平差模型能夠解算.混閤地形、平原、山區3種情況下區域網平差結果錶明,全連接點平差結果具有較高的相對定位精度,其行方嚮的中誤差分彆為0.3046、0.4674、0.3365像元,列方嚮的中誤差分彆為0.3677、0.2849、0.2889像元;而結閤少量控製點的區域網平差則同時具有很高的絕對定位精度,其行方嚮的中誤差分彆為0.3648、0.5041、0.3605像元,列方嚮的中誤差分彆為0.4954、0.4039、0.6323像元,整體達到瞭亞像素級.最後,在農業應用基礎控製底圖的支持下,分彆對原始影像、RPC校正影像、區域網平差後的影像進行幾何配準,分析不同輸入影像條件下的幾何校正精度,僅有區域網平差後的影像達到瞭亞像元的校正精度,混閤地形、平原、山區3種情況下行方嚮的中誤差分彆為0.6857、0.6664、1.0646像元,列方嚮的均方差分彆為0.4342、0.4696、0.5609像元,但與幾何校正前精度相比沒有明顯改善,說明木文提齣的研究方法可以實現少量控製點條件下的幾何精校正.不同DEM校正結果錶明,對于山區,更高分辨率的DEM可以穫得更好的定位精度.上述研究充分錶明,該方法對GF-1/WFV數據的處理有效且可行,併在農業部中國農情遙感業務工作中得到瞭初步應用.
2013년4월성공발사적GF-1위성시중국고분계렬위성적수발성,영상재중국농정요감감측업무중득도료엄범응용,이성위대종농작물충식면적요감감측적주요수거원지일.고정도궤하위치적배준시위성농정정양화응용적기출여전제,해문제출료일충기우구역망평차방법수정GF-1위성WFV(wide field view,WFV)영상RPC (rational polynomialcoefficients,RPC)삼수,획취경고궤하정위정도적교정방법,형성료모식화적업무처리류정,위해영상재농정요감감측중적응용전정료기출.산법류정포괄2개부분,수선시기우상면간방사변환관계급유리다항식RFM (rational functionmodel,RFM)모형구건궤도간적구역망평차수학모형,기차시근거영상련접점급소량공제점수입구해소유삼여평차적위성영상정향삼수,획취아상원급적교정결과.평차삼수적해산시통과량보구해완성적,초시평차삼수시근거련접점급대응적DEM고정치진행평차질대지수렴,결과평차삼수시장초시평차삼수작위초시치대입구역망평차모형,병이축점소원방식약화법방정,해산출각영상적방사변환삼수.해문재구해평차삼수과정중,직접사용DEM (digital elevation model)상획취적고정치작위약속조건,소제료평면좌표여고정적상관성,보증료구역망평차모형능구해산.혼합지형、평원、산구3충정황하구역망평차결과표명,전련접점평차결과구유교고적상대정위정도,기행방향적중오차분별위0.3046、0.4674、0.3365상원,렬방향적중오차분별위0.3677、0.2849、0.2889상원;이결합소량공제점적구역망평차칙동시구유흔고적절대정위정도,기행방향적중오차분별위0.3648、0.5041、0.3605상원,렬방향적중오차분별위0.4954、0.4039、0.6323상원,정체체도료아상소급.최후,재농업응용기출공제저도적지지하,분별대원시영상、RPC교정영상、구역망평차후적영상진행궤하배준,분석불동수입영상조건하적궤하교정정도,부유구역망평차후적영상체도료아상원적교정정도,혼합지형、평원、산구3충정황하행방향적중오차분별위0.6857、0.6664、1.0646상원,렬방향적균방차분별위0.4342、0.4696、0.5609상원,단여궤하교정전정도상비몰유명현개선,설명목문제출적연구방법가이실현소량공제점조건하적궤하정교정.불동DEM교정결과표명,대우산구,경고분변솔적DEM가이획득경호적정위정도.상술연구충분표명,해방법대GF-1/WFV수거적처리유효차가행,병재농업부중국농정요감업무공작중득도료초보응용.
