考虑定向参数精度信息的卫星影像rfm模型区域网平差方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星遥感影像摄影测量领域，尤其是涉及影像几何处理、目标对地定 位等领域的一种考虑定向参数精度信息的卫星影像RFM模型区域网平差方法。
【背景技术】
[0002] RPC(有理多项式参数)参数目前正成为星载遥感影像定位的主流方法，但RPC参数 中不包含传感器的位置，使得传感器至地面目标的光线或电磁波入射向量难以使用传统的 方法计算。因此，利用RPC参数进行交会角的探测，对RFM(Rational Function Model，有理 函数模型)进行影像几何处理，无疑有着重要的作用。
[0003] 卫星影像在成像的过程中，受到透视投影、摄影轴倾斜、大气折光、地球曲率及地 形起伏等诸多因素影响，致使影像中各像点产生不同程度的几何变形而失真，无法直接与 真实地图套合以进行后续应用。因此要精确地使用遥感卫星影像，首要的工作当先解决影 像之传感器的几何模型问题。通常建立传感器的模型的方法主要可分成两大类，除严密模 型外，通用模型在近几年受到前所未有的关注，其主要进展是有理多项式模型逐渐替代传 统的严密模型，用于航天光学与雷达遥感影像的几何处理中。
[0004] 常用的多项式模型比较，RFM实际上是各种传感器几何模型的一种抽象的表达方 式，它适用于各类传感器包括最新的航空和航天传感器，是多项式模型更精确的形式。它以 像点归一化坐标(R n，Cn)表达为以相应地面点空间归一化坐标(Ln，Bn，H n)为自变量的多项式 比值：
[0015]式中NumR(Ln，Bn，Hn)，D enR(Ln，Bn，Hn)，NumC(L n，Bn，Hn)几以匕^…压^为三元三次多项 式，&1九，(^，(1心=卜、20)为影像附带的1^(：参数，131 = 1，(11 = 1;〇^，811，化)为地面点〇^， H)的归一化物方坐标系坐标，（Rn，C n)为像点影像坐标(R，C)的归一化影像坐标，根据下式计 算：
[0018]其中Roff，Coff是RPC参数中像点的影像坐标偏移参数，Loff，Boff，Hoff是像点对应物 方大地坐标的偏移参数，Rscale，Cscale为像点的比例系数，Lscale，B scale，Hscale为地面点坐标的 比例系数。
[0019] RPC参数求解有两种方法，即地形相关和地形无关。地形相关解法，与实际地形、控 制点数目、控制点分布密切相关，除非有大量密集分布的地面控制点，否则难以有足够高的 精度和稳健的解;地形无关求解则通过严密模型产生大量的虚拟控制点，并通过拟合这些 虚拟控制点来求解RPC参数。在定向方法中，Fraser等在物方通过相似变换、仿射变换参数 实现原始RFM物方空间[L，B，H] 与定向后物方空间[L，B，Η]τ的转换来实现。相似变换的处 理模型为：
[0021]其中λ是尺度常量，R为旋转矩阵，（Lo,Bo，Ho)为平移参数。仿射变换是相似变换的 一种简化：
[0023] 随着航天影像RFM误差的特点逐渐被深入认，0丨&1、？抑86匕了&〇等在2002年13卩1? 上，同时报导在像方增加仿射变换参数可实现影像的高精度定向，Dial等并以此为基础进 行了 Ikonos影像的区域网平差试验。其后，RPC参数的拟合与基于像方仿射模型的几何定 位，是国际上RFM研究的重点。像方仿射变换的定向模型为：
[0025]其中，ao，ai，a2和bo，bi，b2是影像的像方仿射变换模型定向参数。
[0026]早在2002年，国内万志龙、刘军等对航天影像的RFM几何处理进行了试验性研究。 近几年，国内基于RFM进行几何定位的研究非常活跃，相关成果也代表了国际上该领域的水 平。2009年，童小华等针对物方和像方的定向模型，以快鸟影像为对象，通过对比研究，得出 物方补偿方案对控制点要求较高且对高程变化敏感，更推荐使用像方补偿方案，张力对 SP0T5影像的稀少控制点区域网平差进行了研究，构建了卫星影像RFM区域网平差模型。 [0027]对于RFM模型，数据处理上具有传感器无关性质，是当前卫星影像进行几何处理中 应用得最为广泛的通用模型。由于RFM模型的传感器无关性，对不同传感器影像所具有的特 色也难以反映出来，不同自主定位精度的影像在RFM中得不到区分，严密模型所具有的一些 优良特征，在RFM模型中得不到体现，成为RFM模型的一个明显不足。
[0028] 参考文献：
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【发明内容】
[0039] 本发明提供了一种考虑定向参数精度信息的卫星影像RFM模型区域网平差方法， 针对区域网影像的自由网平差或稀少控制点平差时易出现的稳定性差、不同影像的定位特 点得不到体现和区分的不足，以及RFM模型处理遥感数据时传感器无关性带来的数据处理 上的不足，本发明考虑了定向参数的精度信息，通过对定向参数的加权约束，来提升稀少或 无地面控制点条件下区域网影像联合定位的稳健性和精度。本发明包括以下步骤：
[0040] (1)考虑不同传感器影像自主定位精度信息，根据相应传感器影像的自主定位精 度信息和相对形变量，计算各景影像像方量测坐标R，C和对应RFM模型计算坐标Rrfm、Crfm间
参数at)，ai，a2，bo，bl，b2的权PaQ，Pal，Pa2， PbO ,pbl ,pb2 ；
[0041] (2)将像方仿射变换定向参数作为观测值，构建各景影像像方仿射变换参数的误 差方程，与各影像像点坐标的误差方程一起，形成误差方程组；