IRS-P5立体像对几何模型解算及地理定位精度分析文献综述

 2021-10-14 08:10

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1.背景及简单介绍:

IRS-P5,又名Cartosat-1号卫星,是印度政府于2005年5月5日发射的遥感制图卫星,它达到了国际同类卫星的先进水平,标志着印度的航天遥感技术进入了一个新的发展阶段,它搭载有两个分辨率为2.5米的全色传感器,连续推扫,形成同轨立体像对,数据主要用于地形图制图、高程建模、地籍制图以及资源调查等。经过近20年的发展,IRS系列卫星已经有IRS-1A、IRS-1B、IRS-1C、IRS-1D、IRS-P2、IRS-P3、IRS-P4、IRS-P5和IRS-P6等多颗卫星。

其搭载两个2.5米空间分辨率的可见光全色波段摄像仪,沿轨道方向一个前视角26度、一个后视角5度,在立体观测模式下,卫星平台通过定量调整,补偿了地球自转因素,使得这两个不同视角的相机能够获取到地面同一位置上的图像构成立体像对,两个相机获取同一景影像的时间差仅为52秒,因此两幅图像的辐射效应基本一致,有利于立体观察和影像匹配。形成像对的有效幅宽为26公里,基线高度比为0.62。卫星数据具备真正2.5米分辨率,应用尺度能够达到1:10000;在制图方面,像对生成DEM以及制图精度可达1:25000。IRS-P5另一个显著的特点是两个相机具有两套独立的成像系统,可以同时在轨工作,这样就能构成一个连续条带的立体像对,在地面情况良好时,该条带长度可达数千公里。

它采用近极地太阳同步轨道,轨道高度为618km,共由1867条轨道覆盖全球,相邻轨迹间相隔11天。轨道倾角为97.87度,过赤道时间为当地时间10:30AM,重访周期仅仅5天,在纬度方向的调整增加了卫星观测同一地区的可能性。

2选题意义

i.现实意义:目前遥感在测绘、工程、军事等行业有着极其广泛的应用,随着现代传感器水平的发展,国内外已有很多学者基于ASTER,SPOT,QuickBird,IKONOS等高分辨率卫星立体像对数据的解算及地理定位精度的研究,成果显著,并已形成广泛应用,但基于IRS-P5立体像的研究应用目前还较少。IRS-P5数据虽然具有质量稳定、覆盖广泛、成本低、分辨率适中的特点,但由于国内外关于P5卫星的相关研究较少,解算方法混杂,造成在处理数据时往往精度不一致,限制了P5卫星的应用范围,故基于IRS-P5的立体像对的解算方法优劣比较和定位精度分析,使得其更成熟化,为解决市场推广和用户认可的问题,具有更实际的应用价值和意义。

ii.理论意义:分析几种不同几何解算定位模型的方法,并根据解算的结果作出各模型的地理定位精度评价。在辅助地形因子条件下,考察GCP的布设对RPC的影响。

2、国内外现状和动态

自从上世纪90年代初,随着冷战的结束,高分辨率商业遥感卫星迎来了高速的发展,相继出现了几种典型的卫星系统,法国SPOTS卫星、SpacsImaging的IKONOS卫星、DigitalGlobal的QuickBird卫星、OrbImage的OrbView卫星和印度的IRS系列卫星,以及我国的中巴资源卫星系列,随着遥感在各行各业的广泛应用,研究各种通用成像模型处理高分辨率遥感影像的方法及潜力,是遥感技术发展对摄影测量提出的新的研究内容,本文主要就IRS-P5卫星影像通过有理函数模型进行立体像对几何模型解算及地理定位精度分析。

国外虽然从20世纪90年代开始就相继开放了高分辨率影像市场,并且有理函数的理论在十几年前己经出现,但由于有理函数模型在摄影测量和遥感领域应用较少,所以仅在近几年才受到普遍关注,相关研究也不多。例如,国际摄影测量与遥感协会(ISPRS)已成立专门工作组研究有关RFM的精度、稳定性等各方面问题;加拿大Calgary大学也于1999年初启动了对RFM在摄影测量中应用问题的研究;Tao(2001)分析了不同的控制点数目与分布对RFM定位精度的影响阶[13~17],;Dowman(2000)则对有理函数模型的精度和稳健性进行分析,并提出了误差传递的算法[18];DiandLi(2003)探讨了有理函数模型和严格传感器模型的优缺点以及从RPC恢复严格传感器模型的可行性[19],并利用IKONOS立体像对进行海岸线测图应用[20];Yang(2000)采用了正解和反解两种数学形式,进行了SPOT和NAPP影像的RFC定位试验,认为对于SPOT影像,三阶甚至二阶带不同分母的RPC模型能够取代严格成像模型;而航空影像,一阶RPC模型可达足够精度[21];[22];Fraser和Grodecki等(2003)研究了IKONOS影像的RPC参数求解方法以及F:PC模型的定向及应用[23];[12]。

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