缺少控制點的高分影像區(qū)域網(wǎng)平差

偏遠(yuǎn)山區(qū)缺少控制點的高分影像區(qū)域網(wǎng)平差鄧仕雄摘要：常規(guī)根據(jù)地面控制點采用多項式擬合來對遙感影像進(jìn)行幾何糾正，但該方法限于具有足夠且分布均勻的地面控制點的情況下才可獲得較好的精度，由于偏遠(yuǎn)山區(qū)有些地方人員根本無法到達(dá)或?qū)崟r定位，因此地面控制點的獲取較困難。本文針對偏遠(yuǎn)山區(qū)缺少控制點的情況，提出了基于有理多項式(RationalPolynomialCoefficient,RPC)模型的區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)，實驗證明該方法能夠達(dá)到高分影像的定位精度。關(guān)鍵字：控制點;有理多項式;區(qū)域網(wǎng)平差RemotemountainousarealackofcontrolpointhighscoreimageareanetadjustmentDENGShi-xiong1Abstract:Accordingtoconventionalgroundcontrolpointsoftheremotesensingimagebypolynomialfittingtogeometriccorrection,butthismethodislimitedtohaveenoughanduniformdistributionundertheconditionofgroundcontrolpointstoachievebetteraccuracy,duetotheremotemountainareawheresomepeoplecannotarriveorreal-timepositioning,sothegroundcontrolpointsformoredifficult.Withoutcontrolpointsfortheremotemountainarea,theauthorofthispaper,basedontheRationalPolynomial(RationalPolynomialCoefficient,RPC)modelofregionalnetadjustmenttechnology,theexperimentprovedthatthemethodcanachievehighprecisionoftheimage.Keywords:Thecontrolpoints;Rationalpolynomial;Regionalnetadjustment 1引言區(qū)域網(wǎng)平差是攝影測量生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，它是利用少量地面控制點來計算一個測區(qū)中所有影像的外方位元素和所有加密點的地面坐標(biāo)[1]。其優(yōu)勢在于不觸及被量測目標(biāo)即可測定其位置和幾何形狀，可快速地在大范圍同時進(jìn)行定位測定，以節(jié)省野外測量工作量，不受通視調(diào)劑限制，區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且不受區(qū)域大小限制[2]。區(qū)域網(wǎng)平差對于高分遙感影像的幾何精度的提高有突出貢獻(xiàn)，它采用連接點將影像統(tǒng)一到區(qū)域網(wǎng)內(nèi)，這大大減少了控制點個數(shù)，實現(xiàn)無控制點的平差[14]。RPC(rationalpolynomialcoefficients或rapidpositioningcapability)模型獨立于傳感器和平臺，具有優(yōu)良的內(nèi)插特性，如果給出適當(dāng)數(shù)量的控制信息，RPC模型可以獲得很高的擬合精度[3,18]。基于RPC模型的區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)可以提高遙感影像的幾何定位精度，對高分遙感影像具有重要意義。2算法原理2.1RPC模型RPC模型的實質(zhì)是有理函數(shù)糾正模型[4]，將地面點大地坐標(biāo)D(Latitude,Longitude,Height)與其對應(yīng)的像點坐標(biāo)d(line,sample)用比值多項式關(guān)聯(lián)起來。為了增強(qiáng)參數(shù)求解的穩(wěn)定性，將地面坐標(biāo)和影像坐標(biāo)正則化到-1和1之間。對于一個影像，定義如下比值多項式：（2-1）式中，

其中，和通常為1，（P,L,H)為正則化的地面坐標(biāo)，（X,Y)為正則化的影像坐標(biāo)，(2-2)(2-3)這里L(fēng)AT_OFF、LAT_SCALE、LONG_OFF、LONG_SCALE、HEIGHT_OFF和HEIGHT_SCALE為地面坐標(biāo)的正則化參數(shù)。SAMP_OFF、SAMP_SCALE、LINE_OFF和LINE_SCALE為影像坐標(biāo)的正則化參數(shù)[13]。 2.43精度檢查用求解的RPC參數(shù)來計算檢查點對應(yīng)的影像坐標(biāo)，通過由嚴(yán)格仿射變換模型計算的檢查點影像坐標(biāo)的差值來評定求解RPC參數(shù)的精度。3區(qū)域網(wǎng)平差基于嚴(yán)格仿射變換模型的遙感影像區(qū)域網(wǎng)平差[12]，將多幅遙感影像沿著軌道方向?qū)⑵淦唇悠饋?，其連接點通過相關(guān)匹配算法得到，首先利用控制點求解出拼接影像的嚴(yán)格仿射模型，然后利用兩幅大影像的嚴(yán)格仿射模型計算出中間重疊區(qū)內(nèi)的連接點地理坐標(biāo)，最后分別求解出各遙感影像的嚴(yán)格仿射模型。由于RPC參數(shù)是利用嚴(yán)格仿射模型、采用與地形無關(guān)的方式求解，沒有考慮遙感影像成像過程中受到如姿態(tài)、大氣折射、地球曲率等因素的影響，因此需要利用地面控制點進(jìn)行基于RPC模型的區(qū)域網(wǎng)平差使得RPC系數(shù)不受到影響。其數(shù)學(xué)模型為：(3-1)其中，想，x,y是控制點在影像上的量測坐標(biāo)，r,c為該地面控制點利用RPC系數(shù)投影到影像面的投影值，為影像面的仿射變換參數(shù)。將(3-1)按照泰勒級數(shù)展開到一次項，對每一個控制點可以列出一組展開后的誤差方程，然后用最小二乘求解出4小結(jié)根據(jù)嚴(yán)格成像模型進(jìn)行RPC模型參數(shù)求解的算法，在缺少控制點條件下利用RPC模型進(jìn)行高分遙感影像幾何校正[16]。揭示了RPC模型航天遙感對目標(biāo)定位的精度潛力。參考文獻(xiàn)：李德仁，鄭肇葆.解析攝影測量學(xué).北京：測繪出版社，1992秦緒文.基于拓展RPC模型的多源衛(wèi)星遙感影像幾何處理[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京)博士論文，2007MadaniM.RealTimeSensorIndependentpositioningbyRationalFunctions[C].IS-PRS.WorkshoponDirectVersusIndirectMethodsofSensorOvientation,Ba_Rce-lona,1999程春泉，鄧喀中，孫玉山，等.長條帶衛(wèi)星線陣影像區(qū)域網(wǎng)平差研究[J].測繪學(xué)報,2010,(02),162-168宇超群.線陣CCD衛(wèi)星遙感影像成像模型及算法研究[D].解放軍信息工程大學(xué)碩士論文，2005張劍清，張祖勛.高分辨率遙感影像基于仿射變換的嚴(yán)格幾何模型[J].武漢大學(xué)學(xué)報，信息科學(xué)版，2002,27(6):1-5劉軍.高分辨率衛(wèi)星CCD立體影像定位技術(shù)研究[D].解放軍信息工程大學(xué)碩士論文，2003張過.缺少控制點的高分辨率衛(wèi)星遙感影像幾何糾正[D].武漢大學(xué)博士論文，2005鞏丹超，張永生.有理函數(shù)模型的解算與應(yīng)用，測繪學(xué)院學(xué)報[J]，2003,20(1):39-42李慶鵬.CBERS_02B衛(wèi)星HR相機(jī)遙感影像區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)[J].航天返回與遙感，20112011.32(4):30-36.DialG,GRODECKIJ,BLOCKAdjustmentwithRationalPolynomialCameraMode-ls,proceedingsofACSMASPRS.AnnualConference,WashingtonDC,2002張劍清等，基于新模型的高分辨率遙感影像光束法區(qū)域網(wǎng)平差[J].武漢大學(xué)學(xué)報.信息科學(xué)版，2005(08):659-663.朱玉奎.學(xué)習(xí)理論中正則化算法若干問題的研究[D].濟(jì)南大學(xué)碩士論文，2012秦緒文等，多傳感器衛(wèi)星遙感影像無控制點區(qū)域網(wǎng)平差[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2007(02):187-189.胡安文，張祖勛.對高分辨率遙感影像基于放射變換的嚴(yán)格幾何模型探討[J].武漢大學(xué)學(xué)報,信息科學(xué)版