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国土资源遥感  2020, Vol. 32 Issue (1): 60-65    DOI: 10.6046/gtzyyg.2020.01.09
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机载高光谱仪几何检校方法及其在海岸带航空遥感调查中的示范应用
韩亚超1, 李奇1,2, 张永军1, 高子弘1, 杨达昌1, 陈洁1,3
1. 中国自然资源航空物探遥感中心,北京 100083
2. 自然资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室,北京 100083
3. 中国科学院遥感与数字地球研究所,北京 100101
Geometric calibration method of airborne hyperspectral instrument and its demonstration application in coastal airborne remote sensing survey
Yachao HAN1, Qi LI1,2, Yongjun ZHANG1, Zihong GAO1, Dachang YANG1, Jie CHEN1,3
1. China Aero Geophysical Survey and Romote Sensing Center for Natural Resources, Beijing 100083, China
2. Key Laboratory of Airborne Geophysics and Remote Sensing Geology, Ministry of Natural Resources, Beijing 100083, China
3. Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
全文: PDF(2720 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

海岸带航空高光谱遥感测量与调查时,水面无法进行地面控制点测量,不能通过传统的空中三角测量方法得到数据准确的外方位元素,因此如何保证海岸带航空遥感数据的几何精度是测量的关键问题之一。在总结分析了CASI 1500H型推扫式机载高光谱仪的几何检校原理与模型特点的基础上,设计了一套针对该系统的几何检校方案,检校结果表明,无控制点情况下CASI 1500H高光谱影像的几何精度得到显著提高。使用该几何检校方法对大襟岛及其周边海域进行了CASI 1500H航空高光谱数据获取,基于该数据进行了大襟岛及周边海域的悬浮泥沙浓度反演示范应用,总体反演精度优于70%,满足海岸带航空遥感调查需求。

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韩亚超
李奇
张永军
高子弘
杨达昌
陈洁
关键词 CASI 1500H高光谱影像几何检校海岸带高光谱调查悬浮泥沙浓度    
Abstract

When coastal hyperspectral remote sensing measurement and survey are conducted, the water surface cannot be used for ground control point measurement, and hence the accurate external orientation element of the data cannot be obtained by the traditional aerial triangulation method. Therefore, how to ensure the geometric accuracy of the aerial remote sensing data is one of the key problems in measurement. In this study, the authors summarized and analyzed the geometrical correction principle and model characteristics of CASI 1500H push-broom airborne hyperspectral instrument and designed a set of geometric calibration schemes for this system. The calibration results show that the geometric accuracy of CASI 1500H hyperspectral image can still be significantly improved without control points. Using this geometric calibration method, the authors acquired CASI airborne hyperspectral data of Dajin Island and its surrounding waters. Based on these data, the authors retrieved the suspended sediment concentration in the surrounding waters of Dajin Island, and the overall accuracy was better than 70%, which can meet the need of coastal airborne remote sensing survey.

Key wordsCASI 1500H hypersectral image    geometric calibration    coastal zone hyperspectral survey    suspended sediment concentration
收稿日期: 2019-03-08      出版日期: 2020-03-14
:  TP79  
基金资助:中国地质调查局项目“渤海海岸带航空物探遥感调查及应用”(编号: 121201203000150020);自然资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室航遥青年创新基金项目“集成机载水深LiDAR和航空重力反演数据的近海海底地形构建研究”(编号: 2016YFL15)
作者简介: 韩亚超(1988-),男,工程师,主要从事航空遥感测量与遥感地质应用研究。Email: yachao.han@qq.com。
引用本文:   
韩亚超, 李奇, 张永军, 高子弘, 杨达昌, 陈洁. 机载高光谱仪几何检校方法及其在海岸带航空遥感调查中的示范应用[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(1): 60-65.
Yachao HAN, Qi LI, Yongjun ZHANG, Zihong GAO, Dachang YANG, Jie CHEN. Geometric calibration method of airborne hyperspectral instrument and its demonstration application in coastal airborne remote sensing survey. Remote Sensing for Land & Resources, 2020, 32(1): 60-65.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2020.01.09      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2020/V32/I1/60
Fig.1  定位定向GPS/IMU系统各组成部分的空间位置关系示意图
Fig.2  推扫式成像共线方程示意图
检校场组
成部分
技术要求
检校场选址 ①检校场的长、宽应在2~3 km; ②检校场内如果有地形起伏,效果较好,但需要精细的数字高程模型数据
航线敷设 ①航线重叠度不得小于60%; ②单个地面控制点至少在相邻的2条航线内可见; ③相邻航线需对向飞行; ④至少有3×3条相互垂直交叉的航线; ⑤检校场飞行的空间分辨率应与研究区域的空间分辨率一样; ⑥为减少数据量与处理时间,且最大限度地区分土地覆盖类型特征,建议使用红光、绿光、蓝光及近红外4个波段
地面控制点 ①有效地面控制点不少于10个; ②不以建筑物顶部的角落为控制点; ③确保地面控制点、飞行数据及其他数据的参考椭球体、坐标系和基准面高程完全一致
Tab.1  检校场要求
Fig.3  CASI检校场航线与地面控制点分布
中误差 X Y Z
全部控制点的中误差/m 0.184 0.219 0.332
全部像素点的中误差/像元 0.396 0.612
Tab.2  整体平差精度
被检校参数 检校结果 被检校参数 检校结果
δXs/m -0.003 ω/(°) 0.109 0
δYs/m 0.002 φ/(°) -0.016 2
δZs/m 0.022 κ/(°) -0.184 4
f/像元 -2 097.6 xp/像元 761.1
Tab.3  CASI1500H几何检校结果
Fig.4  典型地物几何检校精度对比
Fig.5  大襟岛附近海域悬浮泥沙浓度
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