高分卫星成像模型
高分三号成像模式介绍
高分三号成像模式介绍被誉为“天眼工程”的我国高分辨率对地观测系统重大专项迎来重要时刻。
解放日报·上观新闻记者从中国航天科技集团公司获悉，由该集团抓总研制的我国首颗1米分辨率C频段多极化合成孔径雷达卫星高分三号正式投入使用。
据介绍，高分三号是世界上成像模式最多的合成孔径雷达（SAR）卫星，具有12种成像模式。
它不仅涵盖了传统的条带、扫描成像模式，而且可在聚束、条带、扫描、波浪、全球观测、高低入射角等多种成像模式下实现自由切换，既可以探地，又可以观海，达到“一星多用”的效果。
分辨率达到１米，就能看清地面上的小轿车、海上行驶的船只。
高分三号的空间分辨率是从１米到500米，幅宽是从10公里到650公里，不但能够大范围普查，一次可以最宽看到650公里范围内的图像，也能够清晰地分辨出陆地上的道路、一般建筑和海面上的舰船。
由于具备１米分辨率成像模式，高分三号卫星成为世界上Ｃ频段多极化SAR卫星中分辨率最高的卫星系统。
而且它能同时发射、接收水平波和垂直波，是我国首颗多极化SAR卫星，帮助人们更好地分辨、识别地上、海上物体。
此外，高分三号卫星还是我国首颗设计使用寿命8年的低轨遥感卫星，能为用户提供长时间稳定的数据支撑服务，大幅提升了卫星系统效能。
SAR按扫描方式分类：合成孔径雷达按波束扫描方式一般分为三种模式:条带式SAR、聚束成像SAR 和扫描式SAR。
条带式SAR，其波束指向与载体的飞行方向是固定的，波束扫描平行于飞行航迹的一条条带区域，并得到该条带区域的雷达图像。
该模式成像技术相对简单，适合进行大面积的测绘，星载条带式SAR的测绘带宽可达几百公里。
聚束式SAR，其波束始终指向成像景物，可以对景物进行长时间的观测，获得长的合成孔径，从而获得高的方位分辨率。
该模式适合于对景物进行精细成像。
扫描式SAR，它是条带模式和聚束模式的结合体，它根据实际情况选择用条带模式或者聚束模式对景物进行粗略或者精细成像。
高分辨率卫星影像的有理函数模型研究
计算 方法 ， 它能 适用 于各类 传感 器 ， 包括最新 的航空 和航天 传感器 ［ 。有理多 项式 模型 具有独 立 于具 体 １ ］
传感器 、 式 简单 等 特 点 ， 满 足 传 感 器 参 数 透 明 形 能 化、 成像 几何 模型 通用化 和处 理高 速智能 化 的要求 。 传 统 的摄 影测量 技术 利用 框 幅式相机 获取 地表
Ｅ－ ｉ： ｓ ｈ ｎ ｃ ｓ ａ ．ｎ ｍａ ｌｈｙ ａ ＠ ａｍ． ｃ ｃ
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２６
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理 论 酮 究
遥感 信息
式中的ａ 矾是 多项式 的系数 。公 （ ） 也可 以写 出 如 １式 下形 式 ：
（ Ｚ Ｘ … １ Ｙ ｙ。 Ｘ。 ）・（ ａ１ … 口０ ａ１） ９
模 型加 像 方 变换 的模 型 定 向方 法进 行定 向。通 过 实验 结 果 分 析 得 到 该 模 型 定 向精度 完 全 满足 生产 要 求 。 关 键 词 ： 理 函数模 型 ； Ｆ 系 数 ； 型定 向； 度 有 Ｒ Ｍ 模 精
中 圈分 类 号 ：ＴＰ ５ ７１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ —３ ７ （ ０ ７ ９ － ０ ２ － ０ Ｏ ０ １ ７２ ０ ） ３ ０ ６ ５
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遥感信息
理 论 砸 究
高分辨率卫星影 像的有理 函数模型研究
韩颜 顺 ， 继 贤 ， 海 涛 张 李
（ 国测 绘 科 学 研究 院 ， 京 １ ０ ３ ） 中 北 ０ ０ ９
摘要 ： 有理 函数模 型是成像几何模 型的一种简 单、 通用 的表达 ， 已经成为构 筑真实传感 器模 型的一个计 算方 法。本文详细推导 了有理 函数模 型的解算过程并探讨其特性 ， 设计实现该模 型的正反算算 法 ， 利用基 于有理 函数
高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法
高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法一、本文概述随着空间技术和遥感科学的迅猛发展，高分辨率卫星遥感已成为地球观测与资源管理的重要手段。
高分辨率卫星遥感立体影像，以其高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率的优势，为地表特征提取、环境监测、城市规划等领域提供了丰富而准确的信息源。
如何高效、精确地处理这些立体影像，以充分发挥其应用潜力，是当前遥感领域面临的重要挑战。
本文旨在探讨高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法。
本文将回顾高分辨率卫星遥感立体影像处理技术的发展历程，分析现有技术的优缺点。
接着，本文将重点介绍几种先进的处理模型与算法，包括基于深度学习的立体匹配算法、多源数据融合算法以及变化检测算法等。
这些算法不仅提高了影像处理的精度和效率，还拓宽了高分辨率卫星遥感的应用范围。
本文还将探讨高分辨率卫星遥感立体影像处理技术在实践中的应用案例，如城市规划、灾害监测、环境评估等，以展示这些技术的实际应用价值和潜力。
本文将对未来高分辨率卫星遥感立体影像处理技术的发展趋势进行展望，指出可能的研究方向和挑战，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
本文将对高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法进行全面而深入的探讨，旨在推动遥感科学技术的发展，为地球观测与资源管理提供更有效的技术支持。
二、高分辨率卫星遥感技术概述高分辨率卫星遥感技术是指利用卫星搭载的遥感设备获取地球表面的高清晰度图像和数据的技术。
这种技术在地理信息系统、城市规划、农业监测、环境保护、灾害评估和军事侦察等领域具有广泛的应用。
高分辨率卫星遥感技术的关键在于其搭载的传感器和数据处理算法。
传感器必须具备高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率，以确保获取到的图像清晰、详细。
同时，数据处理算法需要能够从这些高分辨率图像中提取有用的信息，进行分类、识别和分析。
立体影像处理是高分辨率卫星遥感技术中的一个重要方面，它涉及到从不同角度获取的两幅或多幅图像中重建地面的三维模型。
光学遥感卫星几何成像模型高精度对地定位技术研究
EX-K = O
(4)
K= PzYc-PyZc 。根据最小二乘原理可得出以下公式： P\X'-P'xZ'c P'zY'-P'yZ'c_
X = (ETE)~lETK
(5)
根据以上公式可求出多张影像的像点对应三维坐标，同
理在公式(3)的基础上应用观测方程同样可以求出多片影像 的立体定位叫
4结语
我国在航空航天领域有了诸多重要的发展，现代卫星遥 感技术已经成为国民经济与国防建设的重要标志。国产卫星 影像几何定位精度虽然有了大幅提升,但仍与国外商业遥感 卫星存在差距，在实际应用中有许多需求是无法满足的，因 此,利用几何成像模型高精度对地定位技术进行研究是非常 重要的，该技术可以扩大高分辨率遥感卫星影像应用。
Research on High-precision Ground Positioning Technology of Geometric Imaging Model of Optical Remote Sensing Satellite
Zhao Jubo (Unit 92941, Huludao Liaoning, 125000)
3星历姿态背景下的卫星影像立体定位研究
在星历姿态背景下可以将遥感卫星影像转化为卫星成
105
网络信患工程
像的外方元素。如图5所示为多片影像联合立体定位示意图, 可以通过两张以上的像点进行同名像点结合,然后再来分析 确定对应点的地面坐标。
2021.13
公式(4)中，E
OPz-Py P\O-PX
O'Pz-'Py
2.1.2星载相机复杂的光学结构 星载相机与一般相机结构存在巨大差异。星载相机需要
高分四号GF4卫星影像文件结构解析
高分四号（GF-4）卫星于2015年12月29日在西昌卫星发射中心成功发射，是我国第一颗地球同步轨道遥感卫星，搭载了一台可见光50米/中波红外400米分辨率、大于400公里幅宽的凝视相机，采用面阵凝视方式成像，具备可见光、多光谱和红外成像能力，设计寿命8年，通过指向控制，实现对中国及周边地区的观测。
高分四号数据文件
文件结构示意图
说明：
GF4_PMI**表示该数据包含全色、多光谱和中波红外数据；GF4_PMS**表示该数据仅包含全色和多光谱数据；
GF4_IRS**表示该数据仅包含中波红外数据。
高分三号卫星简介
1. 高分三号卫星简介高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）卫星，于2016年8月发射。
高分三号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项“形成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高精度观测的时空协调、全天候、全天时的对地观测系统”的目标的重要组成部分，能够获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像，能够高时效的实现不同应用模式下1米至500米分辨率、10公里至650公里幅宽的微波遥感数据获取，服务于海洋环境监测与权益维护、灾害监测与评估、水利设施监测与水资源评价管理、气象研究及其他多个领域，是我国实施海洋开发、进行陆地资源监测和应急防灾减灾的重要技术支撑，将改善我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的现状，在引领我国民用高分辨率微波遥感卫星应用中起到重要示范作用。
2. 高分三号卫星指标介绍高分三高卫星包括12种成像模式（图1）：聚束、超精细条带、精细条带1、精细条带2、标准条带、窄幅扫描、宽幅扫描、全极化条带1、全极化条带2、波成像模式、全球观测成像模式、扩展入射角模式。
每种模式有各自的成像指标，高分三号卫星于8月10日成功发射后，15日首次开机成像下传数据，且完成了SAR载荷全部12种成像模式测试工作。
图1 GF-3工作模式示意图（来自高三首发图，高分工程应用中心提供）本文将从卫星无控定位精度、方位向和距离向的空间分辨率、成像幅宽、成像模式、成像能力等方面介绍国产高分辨率三号卫星各项性能指标（表1）。
表1 卫星平台与载荷系统指标3. 标准及行业应用产品生成高分三号卫星数据包括L0-L3级标准产品及L4级行业应用产品，标准产品的生产是高分三号卫星数据应用必不可少的处理步骤，它是生成4级行业应用产品的前提。
具体产品生成过程如下：（1）L0级产品聚焦处理SAR传感器接收的原始信号为RAW数据（L0级），需要利用聚焦算法对其进行成像处理生成斜距单视复数影像（SLC影像，L1级），SLC影像是用户常用的一种数据产品类型。
GF-3
高分三号卫星高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）民用卫星，是高分对地观测系统的重要组成部分。
1. 高分三号卫星简介高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1米的C频段多极化合成孔径雷达（SAR）卫星，于2016年8月发射。
高分三号卫星是高分辨率对地观测系统重大专项“形成高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和高精度观测的时空协调、全天候、全天时的对地观测系统”的目标的重要组成部分，能够获取可靠、稳定的高分辨率SAR图像，能够高时效的实现不同应用模式下1米至500米分辨率、10公里至650公里幅宽的微波遥感数据获取，服务于海洋环境监测与权益维护、灾害监测与评估、水利设施监测与水资源评价管理、气象研究及其他多个领域，是我国实施海洋开发、进行陆地资源监测和应急防灾减灾的重要技术支撑，将改善我国民用天基高分辨率SAR数据全部依赖进口的现状，在引领我国民用高分辨率微波遥感卫星应用中起到重要示范作用。
2. 高分三号卫星指标介绍高分三高卫星包括12种成像模式（图1）：聚束、超精细条带、精细条带1、精细条带2、标准条带、窄幅扫描、宽幅扫描、全极化条带1、全极化条带2、波成像模式、全球观测成像模式、扩展入射角模式。
每种模式有各自的成像指标，高分三号卫星于8月10日成功发射后，15日首次开机成像下传数据，且完成了SAR载荷全部12种成像模式测试工作。
3、标准及行业应用产品生成高分三号卫星数据包括L0-L3级标准产品及L4级行业应用产品，标准产品的生产是高分三号卫星数据应用必不可少的处理步骤，它是生成4级行业应用产品的前提。
具体产品生成过程如下：（1）L0级产品聚焦处理SAR传感器接收的原始信号为RAW数据（L0级），需要利用聚焦算法对其进行成像处理生成斜距单视复数影像（SLC影像，L1级），SLC影像是用户常用的一种数据产品类型。
（2）L1级辐射定标产品生产由于多种误差源的存在，SLC数据存在辐射误差，为能精确反映地物回波特性，需要进行辐射定标处理，将输入信号转化为雷达后向散射系数。
卫星影像三维建模方案(含软件)
利用卫星影像三维建模方案目录利用卫星影像三维建模方案 (1)1、概述 (1)2、提出问题 (2)（1）卫星类型多种多样，数据来源不统一 (2)（2）如何解决卫星数据稀少控制点或无控时解算精度差的问题 (2)（3）如何利用卫星影像数据快速高效建模 (2)3、解决方案 (2)（1）多源卫星数据支持 (2)（2）稀少控制区域网平差 (2)（3）利用卫星影像构建三维模型 (2)4、技术路线 (4)4.1总体技术路线 (4)4.2 三维模型创建流程 (5)1、概述空间信息主要是以图形化的形式存在的。
然而，用二维的图形界面展示空间信息是非常抽象的，只有专业的人士才懂得使用。
相比二维GIS，三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。
随着国家经济的快速增长，人们对地理信息的需求也在不断增大，而传统的实景三维模型都是通过由航片获取，在遇到航空管制或者飞行困难区域，数据获取本身会有一定难度。
另外，对于大面积小比例尺的三维模型获取时间太长，运算效率慢，难以满足大场景实景三维建设的需求。
近年来，高分辨率卫星获得了较快的发展，其获取的图像经过辐射校正后达到了相当高的精度，结合卫星变轨或相机侧摆等方式，同一地物的重访周期大大缩短，非常有利于对目标场景的三维精细化建模，并利用高分辨率卫星影像制作三维地形及建筑物建模成为可能。
2、提出问题（1）卫星类型多种多样，数据来源不统一；（2）如何解决卫星数据稀少控制点或无控时解算精度差的问题；（3）如何利用卫星影像数据快速高效建模；3、解决方案（1）多源卫星数据支持SVS-SAT采用统一的RFM传感器成像几何模型、数据处理算法及作业流程，支持国内外包括 QuickBird、WorldView-I/II、IKONOS、GeoEye-I/II、 SPOT1-4、SPOT-5 HRS/HRG、SPOT6、SPOT7、Pleiades、IRS-P5、OrbView、ALOS/PRISM、 RapidEye、CBERS-02、天绘一号卫星、资源三号卫星、高分一号卫星等一系列高分辨率卫星影像，并支持大数据量的影像处理。
第13课：基于遥感的三维重建理论与方法复习进程
r r x 0 fa a 3 1 ( ( X X X X s s ) ) b b 3 1 ( ( Y Y Y Y s s ) ) c c 1 3 ( ( Z Z Z Z s S ) )
c r y 0 fa a 3 2 ( (X X X X s s ) ) b b 3 2 ( ( Y Y Y Y s s ) ) c c 3 2 ( ( Z Z Z Z S s) )
rl
基 本 原
cl rr
X Y
理
cr
Z
已知量
未知量
二、高分辨率遥感影像三维重建
1、高分辨率卫星简介
IKONOS（4m彩色、1m全色卫星影像
Quickbird（快鸟、0.6m）卫星影像
2、高分率遥感影像成像模型
传感器成像模型的建立是进行摄影测量立体定位处理 的基础，一般分为物理和通用传感器模型。
❖ 直接线性变换法
x y
XL1 YL2 ZL3 L4
XL9 YL10 ZL11 1 XL5 YL6 ZL7 L8
0 0
XL9 YL10 ZL11 1
❖ 仿射变换法
✓ 8参数法
x yii
A0A1Xi A2Yi A3Zi B0B1Xi B2Yi B3Zi
3.常用影像定位方法
①、 一般性：形式简单，适用于大多数传器；
②、保密性：RFM中隐含了传感器信息； ③、高效性：便于实时处理。
a ijk 称为有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)，简称RPC参数
3.常用影像定位方法
✓ 有理函数模型系数（RPC）的解算方法： ➢ 与地形无关的RPC系数求解 传感器的严密物理模型已知 空间格网+最小二乘法
高分辨率卫星遥感影像几何处理模型研究综述
进 行高精度的 几何纠 正及对地 目标定位 ，
多项 式 函数 进 行 拟 合 。 该模 型 先 后 被 用 于
Ｐ Ｏ Ｔ ［ 、 ＭＯ ＭＳ ［ ４ ， ５ ］ ￣ ［ Ｉ Ｊ Ｅ Ｒ Ｓ － １ ［ ６ １ 等 卫星 遥感 本世 纪 初 ， 随 着Ｉ ＫＯ ＮＯ Ｓ 、 Ｑｕ ｉ ｃ ｋ Ｂ ｉ ｒ ｄ 等 从 而 实现 由二 维 遥 感 影 像 反 演 地 表 空 间位 Ｓ 地面采样 间隔优于ｌ ｍ的 高 分 辨 率 遥 感 影 像 的 问世 ， 航 天 遥 感 影 像 的 几 何 处 理 进 入 到一 个新的发 展阶段 ， 利 用 卫 星 遥 感 影 像 测绘 和更新 大比例尺地 形图成为可能 。 而 的几 何处理要 求越来越 高。 作 为 遥 感 对 地 目标 定 位 和 地 球 空 间信 息提 取 理 论 基 础 的 遥感影像 几何处理模 型 ， 已成 为 摄 影 测 量 式 传感 器成像不 同， 高 分辨 率 卫 星 传 感 器
表１ 所 包 含 的 各 种 误 差 源 大 多 是 可 预 ２． １ 扩 展的 共线 方程模 型 加 拿 大学 者 Ｋｒ ａ ｔ ｋ ｙ 提 出 了对 共 线条 件
术和 计算机 技术的发 展 ， 航 天 遥 感逐 渐 向
１ 。 假 定卫 星 高 空 间分 辨 率 、 高 时 间 分 辨 率 和 高 光 谱 分 卫 星 遥 感 影 像 几 何 处 理 模 型 就 是 要 在 尽 可 方 程 扩 展 而 成 的严 格 物 理模 型 辨 率方 向发展 ， 已成 为 对 地 观 测 的 主 要 方 能 准 确 地 模 拟 并 改 正 这 些 影 像 变 形 的 基 础 运 行 轨 道 满 足 轨 道 摄 动 方 程 ， 将 传 感 器 位 式 。 高 清晰 度 、 现 势 性 强 的 卫 星 遥 感 影 像 上 ， 正 确 地 描 述 每 一 个 像 点 与 其 对 应 物 点 置表 达 成 标 准 卫 星 轨 道 参 数 的 函 数 ， 而 传 以 便 对 原 始 影 像 感 器的 姿态 角 则视 具 体 情 况 采 用一 至三 次 亦 成 为 人 类 获 取 地 球 空 间 信 息 的 重 要 数 坐 标 间 的 严 格 几 何 关 系 ，
高分辨率卫星遥感影像几何处理模型研究综述
高分辨率卫星遥感影像几何处理模型研究综述作者：王瑶来源：《科技资讯》 2013年第23期高分辨率卫星遥感影像几何处理模型?研究综述王瑶(武汉大学遥感信息工程学院，武汉市珞喻路129号，430079)摘要：高分辨率遥感影像的几何处理是多源遥感影像数据融合、分析、应用的前提和关键。
本文分析了导致遥感影像产生几何畸变的误差源，对当前广泛应用于遥感影像几何处理的数学模型进行了归纳和比较，并针对它们的缺点提出了进一步研究和完善的若干思考。
关键词：高分辨率卫星遥感影像；几何处理；模型；误差；精度中图分类号：TP751 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2013)08(b)-0000-00自1972年美国阿波罗号飞船携带框幅式立体量测相机用于月球测图计划以来，摄影测量应用便扩展到了航天领域。
随着航天技术、传感器技术、空间定位技术和计算机技术的发展，航天遥感逐渐向高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率方向发展，已成为对地观测的主要方式。
高清晰度、现势性强的卫星遥感影像亦成为人类获取地球空间信息的重要数据源。
本世纪初，随着IKONOS、QuickBird等地面采样间隔优于1 m的高分辨率遥感影像的问世，航天遥感影像的几何处理进入到一个新的发展阶段，利用卫星遥感影像测绘和更新大比例尺地形图成为可能。
而且，随着遥感应用领域的扩大，对遥感影像的几何处理要求越来越高。
作为遥感对地目标定位和地球空间信息提取理论基础的遥感影像几何处理模型，已成为摄影测量与遥感领域的新的研究热点。
与传统框幅式传感器成像不同，高分辨率卫星传感器多为CCD线阵列推扫式成像。
由于成像模式的改变，高分辨率卫星遥感影像的几何处理必须发展一套适合自身特点的几何处理模型和方法。
1 高分辨率卫星遥感影像的主要误差源众所周知，由不同传感器获取的遥感影像具有与其自身几何特性相对应的一系列几何变形，包括与姿态、位置和速度等相关的因素，同时还与用户最终所选择的投影方式、影像覆盖地形等条件有关。
如何利用卫星影像进行数字高程模型生成
如何利用卫星影像进行数字高程模型生成如何利用卫星影像进行数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）生成在现代科技迅猛发展的时代，卫星影像技术得到了广泛应用。
其中，利用卫星影像生成数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)在地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）领域具有重要意义。
本文将探讨如何利用卫星影像进行DEM生成。
一、卫星影像与数字高程模型的关系卫星影像是通过卫星传感器对地球的观测获得的。
它以图像的方式记录了地球上的地貌、地物等特征。
而数字高程模型则是对地表高程进行准确测量和建模的方法。
卫星影像可以提供大范围的地表特征信息，而数字高程模型则可以提供地表高程的精确数据。
因此，卫星影像与数字高程模型是密切相关的，卫星影像可以为DEM生成提供重要的数据来源。
二、卫星影像的处理在进行DEM生成之前，需要对卫星影像进行预处理。
预处理的目的是去除影像中的噪声、增强地物特征等。
常见的预处理步骤包括：1. 图像校正：对卫星影像进行几何校正，使其符合地理坐标系统。
2. 云层去除：卫星影像中常常存在云层遮挡的情况，需要通过图像处理技术去除云层。
3. 影像配准：将卫星影像与其他影像或地图进行配准，使其在空间上对应准确。
三、DEM生成方法1. 自动解算方法：自动解算方法是利用图像处理算法对卫星影像进行DEM生成的方法。
例如，光栅法将卫星影像栅格化，并通过影像匹配、三角剖分等技术生成DEM。
此外，基于特征点匹配的算法也可以用于DEM生成。
自动解算方法的优点是操作简单、速度快，但其精度相对较低。
2. 高精度解算方法：高精度解算方法利用更复杂的算法和更多的数据源来生成DEM。
例如，激光雷达(Lidar)技术可以提供精确的地表高程信息。
此外，通过多源数据融合的方式，如卫星影像、雷达、测量数据等，可以提高DEM的精度。
高分卫星成像模型讲解
像点在本体坐标系下的坐标
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2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
卫星本体坐标系与轨道坐标系之间的变换
轨道坐标系与WGS-84坐标系之间的变换
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2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
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2.2光学卫星影像的共线方程
资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型 扫描行成像时刻的确定
K-1 K K+1 K+2
K 2 t tk P(t j ) P(ti ) i K 1 k K 1 ti tk k i
K 2
P
定向片内插模型示意图
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2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
扫描行成像时刻的确定
天绘一号卫星三线阵CCD影像严格成像模型
由精密定轨数据确定； 为下视相机相对于CGCS2000坐标系的旋转角构成的旋转矩阵，由精密定 姿数据确定； 为前视相机、后视相机相对于下视相机的夹角所构成的旋转矩阵； 为CCD在焦平面的旋转角所构成的旋转矩阵； 为在CCD线阵上探元在 方向的偏移误差，实验室共标定了线阵上30个探元 的偏移误差； 为像点在像空间坐标系下的坐标，以 轴为飞行方向；
像点在本体坐标系下的坐标
卫星本体坐标系与J2000坐标系之间的变换
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2.2光学卫星影像的共线方程
资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型
J2000坐标系与WGS-84坐标系之间的变换
为极移矩阵， 为地球自转矩阵， 为岁差章动矩阵。 资源三号卫星三线阵CCD影像的严格成像模型
高分三影像fsii成像模式幅宽
高分三影像fsii成像模式幅宽高分三号卫星（GF-3）是中国自主研发的一颗高分辨率对地观测卫星，具有多种成像模式，其中包括FSII成像模式。
FSII成像模式是高分三号卫星的一种主要成像模式，其幅宽是指在成像过程中覆盖的地面宽度范围。
首先，我们可以从技术参数的角度来解释FSII成像模式的幅宽。
高分三号卫星在FSII成像模式下的幅宽通常是指在特定条件下卫星成像时，能够覆盖的地面宽度范围。
这个幅宽通常会受到多种因素的影响，包括卫星的轨道高度、成像时的角度、成像设备的性能等因素。
一般来说，高分三号卫星在FSII成像模式下的幅宽可以达到几十公里到上百公里不等，具体数值可以根据实际情况进行调整。
其次，我们可以从应用角度来解释FSII成像模式的幅宽。
在实际应用中，FSII成像模式的幅宽决定了卫星在一次成像中能够获取的地面信息范围。
这对于地质勘查、城市规划、农业监测等领域都具有重要意义。
较大的幅宽意味着更广阔的覆盖范围，能够更快速地获取大范围的地理信息，有利于相关领域的决策和应用。
另外，我们还可以从性能指标的角度来解释FSII成像模式的幅宽。
卫星成像的幅宽除了受到技术参数和应用需求的影响外，还受到卫星成像设备性能的限制。
例如，成像设备的分辨率、波段数量等因素都会影响到成像的幅宽。
因此，在确定FSII成像模式的幅宽时，需要综合考虑卫星设备的性能指标，以确保成像质量和效果。
综上所述，FSII成像模式的幅宽是指高分三号卫星在该模式下能够覆盖的地面宽度范围，这涉及到技术参数、应用需求和设备性能等多方面的因素。
针对不同的应用场景和需求，可以灵活调整幅宽以获得最佳的成像效果。
高分六号卫星遥感影像不同几何校正方法精度对比研究
第４０卷 第１期２０２１年２月 世 界 地 质ＧＬＯＢＡＬＧＥＯＬＯＧＹＶｏｌ ４０ Ｎｏ １Ｆｅｂ ２０２１ 文章编号：１００４—５５８９（２０２１）０１—０１２５—０７高分六号卫星遥感影像不同几何校正方法精度对比研究王志伟１，杨国东１，张旭晴１，王凤艳１，毕晏珲２１ 吉林大学地球探测科学与技术学院，长春１３００２６；２ 吉林水利电力职业学院，长春１３００００摘要：为探究不同几何校正方法对高分六号影像定位精度的影响，笔者分别使用地理国情数据和ＧＰＳ数据，对影像进行基于有理函数模型与多项式模型的几何校正，并运用事先布置好的检查点与校正后影像上的同名地物点进行精度分析。
结果表明，利用地面控制点的几何校正中，有理函数模型的校正精度可达３０ｍ（１ ５个像元），多项式模型校正精度为４ ０ｍ（２个像元），利用国情数据进行几何校正的平面位置精度可达４ ９ｍ（２ ５个像元），有理函数模型的校正精度最高，这些校正方法精度结果满足国家１∶１００００的数字正射影像的实际应用要求。
关键词：“高分六号”卫星；几何校正；有理函数模型；控制点中图分类号：ＴＰ７９ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００４ ５５８９ ２０２１ ０１ ０１３收稿日期：２０２０ ０７ ０６；改回日期：２０２０ １０ ２６基金项目：国家自然科学基金项目（４２０７７２４２）通讯作者：杨国东（１９６３—），教授，主要从事遥感、ＧＩＳ及数字化成图方面的教学研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：１８８４４１３６９６３＠１６３ ｃｏｍＡｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｔｙｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆＧａｏｆｅｎ ６ｓａｔｅｌｌｉｔｅｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅＷＡＮＧＺｈｉ ｗｅｉ１，ＹＡＮＧＧｕｏ ｄｏｎｇ１，ＺＨＡＮＧＸｕ ｑｉｎｇ１，ＷＡＮＧＦｅｎｇ ｙａｎ１，ＢＩＹａｎ ｈｕｉ２１ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２６，Ｃｈｉｎａ；２ ＪｉｌｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００００，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｏｆＧａｏｆｅｎ ６ｉｍａｇｅ，ｎａｔｉｏｎａｌｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｄａｔａａｎｄＧＰＳｄａｔａａｒｅｇａｔｈｅｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｍａｇｅｉｓｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｃｏｒｒｅｃｔｅｄｂｙｒａｔｉｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｍｏｄｅｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇｃｈｅｃｋ ｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｏｉｎｔｓｏｎｔｈｅｉｍａｇｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆｇｒｏｕｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓ，ｃｏｒ ｒｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｆｏｒｒａｔｉｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｗｉｔｈｉｎ３ ０ｍ（１ ５ｐｉｘｅｌｓ）ａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｆｏｒｔｈｅｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｍｏｄｅｌｉｓｗｉｔｈｉｎ４ ０ｍ（２ｐｉｘｅｌｓ）．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｍｏｄｅｌｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｎａｔｉｏｎａｌｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｄａｔａｉｓｗｉｔｈ ｉｎ４ ９ｍ（２ ５ｐｉｘｅｌｓ）．Ｍｏｄｅｌｏｆｒａｔｉｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｃａｎａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｒｅ ｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｏｓｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＯｒｔｈｏｐｈｏｔｏＭａｐｏｆ１∶１００００ｉｎＣｈｉｎａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：“Ｇａｏｆｅｎ ６”ｓａｔｅｌｌｉｔｅ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ｒａｔｉｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｃｏｎｔｒｏｌｐｏｉｎｔｓ０ 引言２１世纪初以来的十年，中国航天遥感已步入一个能快速提供多种高分辨率对地观测数据的新阶段，高分辨率遥感卫星在国土资源调查、城市规划建设、农业、林业以及自然灾害监测等方面起到了重要作用［１ ２］。
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天绘一号卫星数据
天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘遥感卫星，于2010年 8月24日成功发射入轨，标称轨道高度为500km，回归周期58天，其 搭载的光学成像传感器包括高分辨率相机、三线阵和4个小面阵混合 配置的LMCCD相机以及4个波段的多光谱相机，可以获取2m分辨率 的全色影像、5m分辨率的三线阵CCD立体影像以及10m分辨率的多 光谱影像。
18
2.2光学卫星影像的共线方程
天绘一号卫星三线阵CCD影像严格成像模型
由精密定轨数据确定； 为下视相机相对于CGCS2000坐标系的旋转角构成的旋转矩阵，由精密定 姿数据确定； 为前视相机、后视相机相对于下视相机的夹角所构成的旋转矩阵； 为CCD在焦平面的旋转角所构成的旋转矩阵； 为在CCD线阵上探元在 方向的偏移误差，实验室共标定了线阵上30个探元 的偏移误差； 为像点在像空间坐标系下的坐标，以 轴为飞行方向；
7
二、外方位元素建模及数据说明
2.1光学卫星成像几何
Ok O1
c c
轨道运行方向
On
c
on Pn
pn
xn
扫描线方向
o1
ok pk xk
ln
p1
lk x1
l1
8
坐标系
图像坐标系
X1
卫星运动方向 Y1 Z1
传感器坐标系
影像获取系统 column CCD 阵列
01
本体坐标系
Y <0
X >0
象素观测 方向
6
二、高分辨率卫星遥感影像 严格成像模型
2.1光学卫星成像几何
高分辨率遥感卫星成像传感器多为线阵CCD传感器；
成像方式：行中心投影与列平行投影结合；每一扫描行外方位元 素随成像时刻的不同而变化，求解每一时刻的外方位元素不太现实， 需要对成像时刻的外方位元素用数学模型进行合理的内插，同时可 以减少未知数的个数，使求解成为可能。
有理函数模型的9种形式
多项式阶数 分母 有理多项式 系数个数 所需的最少 控制点数
P P 2 4
78 59
40 38 29 20 14 11 8
39 30
20 19 15 10 7 6 4
26
3
P P 1 2 4
P2 P4 1 P P 2 4
P P 1 2 4
2
P2 P4 1 P P 2 4
P P 1 2 4
1
P2 P4 1
地形无关方案
步骤如下： 1.生成虚拟控制格网； 2.生成检查点格网； 3.用控制格网点解算 有理多项式系数； 4.利用检查点进行精 度评定。
27
地形相关方案
求解过程与地形无关方案 的过程一致，区别在于要 用实测地面控制点取代虚 拟的控制格网点。 依赖于控制点的数量、分 布以及实际的地形起伏
28
有理函数模型的特点
良好的内插性能 独立于遥感传感器 独立于坐标参考系 形式简单；保密性好；无须影像预处理， 便于实时处理 过度参数化；更新困难
29
模型类型
模型名称
理论基础
构建条件
定位精度
共线方程 严格成像 模型 仿射变换
共线条件
传感器信息
最高
小视场角条件下 中心投影近似于 地面控制点 平行投影
扫描行成像时刻的确定
像点在本体坐标系下的坐标
14
2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
卫星本体坐标系与轨道坐标系之间的变换
轨道坐标系与WGS-84坐标系之间的变换
15
2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
16
2.2光学卫星影像的共线方程
多项式拟合 地面控制点
高
一般多项式 通用成像 模型 直接线性变换 有理函数
低 较高 一定条件下 可替代严格 模型
30
将线阵推扫影像 地面控制点 等同于框幅影像 数学拟合逼近 严格模型 或控制点
31
l1 X l2Y l3 Z l4 x l X l Y l Z 1 9 10 11 y l5 X l6Y l7 Z l8 l xy 12 l9 X l10Y l11Z 1
24
3.3 RFM模型
研究表明，在RPC模型中，光学投影系统产生的误差用有理 多项式中的一次项来表示，地球曲率、大气折射和镜头畸变 等产生的误差能很好的用有理多项式中二次项来模型化，其 他一些未知的具有高阶分量的误差如相机震动等，用有理多 项式中的三次项来表示 25
pF K-1 K pN K+1 K+2 pB
K 2 t tk P(t j ) P(ti ) i K 1 k K 1 ti tk k i
K 2
P
定向片内插模型示意图
13
2.2光学卫星影像的共线方程
SPOT-5 HRS影像严格成像模型
扩展DLT 自检校DLT
l1 X l2Y l3 Z l4 2 x l x 12 l9 X l10Y l11Z 1 y l5 X l6Y l7 Z l8 l xy 13 l X l Y l Z 1 9 10 11
9
坐标系
Z2
X2 O2 Y2 卫星运动方向
轨道坐标系
轨 道 坐 标 系 地心直 角坐标 系
象素观 测方向
10
2.2光学卫星影像的共线方程
X X s Y Ys ＝mRGF RFB RBS Z Zs CIS
卫 星
xk 0 c
SPOT-5卫星：2002年5月4日发射，轨道高度822km；HRS传感器配有前视和 后视2套光学成像系统，共用一个全色波段的线阵CCD传感器。
4
一、典型高分辨率遥感卫星
资源三号卫星数据
资源三号卫星是我国第一颗民用三线阵立体测图卫星，于2012年 1月9日成功发射，轨道高度约500km，轨道倾角约97.5度，卫星共搭 载了4台光学相机，包括前后视分辨率为3.5m、下视分辨率为2.1m的 三线阵测绘相机和分辨率为5.8m的多光谱相机。
地面分辨率 1m 0.61m 2.5m
CBERS-02B
资源三号
中国与巴西
中国
2007年9月19日
2012年1月9日
2.36m
2.1m
3
一、典型高分辨率遥感卫星
SPOT-5 HRS数据
传感器 焦距/mm 像元尺寸/ 视场角/° 地面分辨率/m 前视、后视与下视夹角/° HRS 580 12000 6.5 5（沿轨） 10（垂轨）
19
2.3仿射变换模型
视场角 不超过6度
中心投影
平行投影
20
2.3仿射变换模型
z S
x,y f
mH / f
图像平面 H
y
pa ( y a )
p( yc )
t
f
地面
Z m
O
Pg
图1 模型缩小
图2 投影转换
21
2.3仿射变换模型
' ' ' ' mx a0 a1 X a2Y a3 Z Z f m cos y b' b' X b' Y b' Z m 0 1 2 3 f y tan
22
三、高分辨率卫星遥感影像 通用成像模型
3.1 一般多项式模型
23
3.2直接线性变换模型
l1 X l 2Y l 3Z l 4 x l X l Y l Z 1 9 10 11 y l5 X l 6Y l 7Z l 8 l9 X l10Y l11Z 1
传感器 光谱范围/ 地面分辨率/m 焦距/mm 量化比特数/bit 视场角/° 像元尺寸/ 三线阵CCD相机 0.5~0.8 下视2.1 前后视3.5 1700 10 6 下视24576(8192 3) 7 前后视16384(4096 4) 10
5
前视、后视与下视夹角/°
一、典型高分辨率遥感卫星
高分辨率卫星遥感图像的 成像模型
李劲澎
内容
一、典型高分辨率遥感卫星 二、高分辨率卫星遥感图像严格成像模型 三、高分辨率卫星遥感图像通用成像模型
2
一、典型高分辨率遥感卫星
卫星名称 IKONOS QuickBird SPOT-5 所属国家 美国 美国 法国 发射时间
1999年9月24日 2001年10月18日 2002年5月4日
地面点
地心
11
2.2光学卫星影像的共线方程
一般多项式模型
12
2.2光学卫星影像的共线方程
定向片内插模型
定向片法平差一般采用 Lagrange多项式进行外方位元素内插。在图 中，假设地面点P的下视像点p N成像于扫描行 j，其位于定向片 K 和 K 1 之 间，如果采用三次Lagrange多项式内插，则第 j 扫描行的外方位元素可利 用相邻4个定向片K 1 、 K、 K 1 和 K 2的外方位元素内插得到，即：
资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型 扫描行成像时刻的确定
像点在本体坐标系下的坐标
卫星本体坐标系与J2000坐标系之间的变换
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2.2光学卫星影像的共线方程
资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型
J2000坐标系与WGS-84坐标系之间的变换
为极移矩阵， 为地球自转矩阵， 为岁差章动矩阵。 资源三号卫星三线阵CCD影像的严格成像模型