基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差研究

引用本文

韩杰, 顾行发, 余涛, 谢勇, 郑逢杰, 张峰. 基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差研究[J]. 国土资源遥感, 2013,25(4): 64-71
HAN Jie, GU Xingfa, YU Tao, XIE Yong, ZHENG Fengjie, ZHANG Feng. Block adjustment for ZY-3 satellite images based on RFM[J]. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES,2013,25(4): 64-71 复制到剪切板

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《国土资源遥感》编辑部

基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差研究

韩杰^1,^2,³, 顾行发^1,³, 余涛^1,³, 谢勇^1,³, 郑逢杰^1,^2,³, 张峰⁴

1.中国科学院遥感应用研究所,遥感科学国家重点实验室,北京 100101

2.中国科学院研究生院,北京 100049

3.国家航天局航天遥感论证中心,北京 100101

4.环境保护部卫星环境应用中心,北京 100094

通讯作者:张峰(1976-),男,博士,主要研究领域为生态环境遥感。E-mail:zhang-feng@163.com

第一作者简介: 韩杰(1987-),男,在读博士,主要从事高分辨率卫星传感器几何标定方面的研究。E-mail:rainbow871027@163.com。

收稿日期: 2012-12-27

基金: “十二五”民用航天预研项目(编号: D040201)、中科院战略先导专项课题“气溶胶关联的云参数卫星遥感”(编号: Y1Y02230XD)及973计划项目“多尺度气溶胶综合观测和时空分布规律研究”(编号: 2010CB950800)共同资助

摘要

针对资源三号(ZY-3)卫星三线阵传感器特点,利用卫星影像附带的有理函数模型参数(RPC)进行目标定位,检测RPC系统误差,分析4种像面补偿模型的优劣性; 详细推导了基于有理函数模型(rational function model,RFM)的ZY-3卫星影像区域网平差模型。以莱州地区ZY-3卫星三线阵影像为例,通过与直接空间前方交会的定位结果相比较,认为该文提出的区域网平差方法在消除ZY-3影像RPC系统误差的同时,大幅度提高了影像的定位精度。

关键词: ZY-3; RPC; 系统误差; 区域网平差

中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:1001-070X(2013)04-0064-08 doi: 10.6046/gtzyyg.2013.04.11

Block adjustment for ZY-3 satellite images based on RFM

HAN Jie^1,^2,³, GU Xingfa^1,³, YU Tao^1,³, XIE Yong^1,³, ZHENG Fengjie^1,^2,³, ZHANG Feng⁴

1.State Key Laboratory of Remote Sensing Science, Jointly Sponsored by the Institute of Remote Sensing Applications of Chinese Academy of Sciences and Beijing Normal University, Beijing 100101, China

2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

3.The Center for National Spaceborne Demonstration, Beijing 100101, China

4.Environmental Satellite Center, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100094, China

Abstract

Through integrating three-line arrays sensor characteristics of ZY-3 satellite, using ancillary RPC files to conduct orientation, detecting the system error of RPC, and analyzing the strengths and weaknesses of four adjustable models defined in the domain of image coordinate, the authors deduced in detail the model of block adjustment for ZY-3 satellite images based on RFM. The ZY-3 stereo pair in Laizhou was selected to test the proposed method. A comparison with the direct spatial forward intersection shows that the proposed method can not only eliminate the RPC system error of ZY-3 images but also greatly improve the image positioning accuracy.

Keyword: ZY-3 satellite; RPC; system error; block adjustment

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0 引言

近年来, 随着高分辨率遥感卫星的出现, 利用卫星影像进行地面目标的精确定位和大比例尺地形图的测绘已成为可能。目前, 常用的传感器定位模型可分为严格成像模型和通用成像模型两类。其中有理函数模型(rational function model, RFM)作为通用成像模型的一种, 凭借优良的内插特性及独立于传感器和平台的特点, 已经被众多高分辨率卫星所采纳, 例如IKONOS, QuickBird, WorldView-1等^{[1, 2, 3, 4]}。然而, 许多研究者发现商家所提供的有理函数模型参数(RPC)具有一定的系统误差, 影响了影像定位精度, 需要建立误差检校模型进行补偿。例如, Grodecki等针对高分辨率卫星影像(IKONOS)窄视场角的特点, 利用4种像方补偿模型和3种物方补偿模型消除RPC系统误差, 同时分析了两类模型的适用性^[5]; 张永生等在研究了补偿RPC系统误差的物方方案和像方方案后, 又提出了修正原始RPC的方法^[6]; Zhen X等提出了一种直接对RPC进行重建的方法, 通过纠正传感器位置和姿态信息获取更为精确的RPC, 进而消除RPC系统误差的影响^[7]; Tong X H等提出了原始RPC修正和重建的算法模型, 同时分析了不同控制点分布对这两种模型的影响^[8]。

资源三号(ZY-3)卫星所搭载的三线阵传感器获取的高分辨率卫星影像(正视2.1 m, 前后视3.6 m), 可为我国大比例尺基础地理产品的生产和更新提供数据支持^{[9, 10]}。与国外卫星一样, 出于对传感器参数的保密, 用户也仅能获取影像的RPC信息。该信息是否同样存在系统误差、如何利用RPC辅助文件获取高精度的定位信息, 是本文研究的重点内容。

针对ZY-3卫星三线阵传感器的特点, 本文首先利用前、正、后三视影像各自附带的RPC辅助文件进行定位分析, 证明了RPC系统误差的存在; 然后比较不同像面补偿方法对消除该卫星影像RPC系统误差的优劣性; 最后推导了基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差模型, 并利用莱州地区的影像进行试验, 最终获取了较好的定位精度。

1 基于RFM的ZY-3影像区域网平差模型

1.1 RFM模型

有理函数模型(RFM)是利用比值多项式建立像点坐标(r, c)和地理坐标(纬度φ , 经度λ , 高程h)的关系, 它有正解和反解2种形式。研究表明, 基于正解有理函数模型的三维重建算法较反解形式的定位精度高^[11], 因此大多数高分辨率卫星影像附带文件都提供正解形式的RPC信息, 其中正解形式为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} r = r_{s} \frac{p_{1} (P, L, H)}{p_{2} (P, L, H)} + r_{0} = r_{s} F (P, L, H) + r_{0} \\ c = c_{s} \frac{p_{3} (P, L, H)}{p_{4} (P, L, H)} + c_{0} = c_{s} G (P, L, H) + c_{0} \end{matrix} \end{matrix}$ , (1)

式中多项式p_i(i=1, 2, 3, 4)及标准化后的地理坐标(P, L, H)形式为

p_i=a₁+a₂L+a₃P+a₄H+a₅LP+a₆LH+a₇PH+a₈L²+a₉P²+a₁₀H²+a₁₁PLH+a₁₂L³+(2)

P=(φ -φ ₀)/φ _s; L=(λ -λ ₀)/λ _s; H=(h-h₀)/h_s。 (3)

式(1)— (3)中: r_s, c_s与φ _s, λ _s, h_s分别为像面坐标和地理坐标的缩放系数; r₀, c₀与φ ₀, λ ₀, h₀分别为像面坐标和地理坐标的平移系数; a₁, a₂, …, a₂₀均为多项式p_i的系数(上述所有系数均可从影像附带的RPC文件中获得, 下同)。

1.2 RPC系统误差补偿模型

与其他通用传感器模型相比, RFM具有很多优势, 但大量研究表明, 卫星影像附带的RPC具有一定的系统误差。为了纠正RPC的系统误差, 提高影像定位精度, 根据相关文献^{[5, 6, 8]}提出的RPC系统误差补偿方法, 本文采用基于正解RFM的像面误差补偿模型进行试验。该方法将RFM描述的像点坐标(r, c)与地理坐标(φ , λ , h)之间的关系修正为

$\begin{matrix} \{\begin{matrix} r + Δr = r_{s} \frac{p_{1} (P, L, H)}{p_{2} (P, L, H)} + r_{0} = r_{s} F (P, L, H) + r_{0} \\ c + Δc = c_{s} \frac{p_{3} (P, L, H)}{p_{4} (P, L, H)} + c_{0} = c_{s} G (P, L, H) + c_{0} \end{matrix} \end{matrix}$ , (4)

式中(Δ r, Δ c)为像面坐标的系统误差补偿值, 主要有以下4种模型:

1)平移模型A。Δ r=e₀, Δ c=f₀;

2)线性模型(行模式B)。Δ r=e₀+re_r, Δ c=f₀+rf_r;

3)线性模型(列模式C)。Δ r=e₀+ce_c, Δ c=f₀+cf_c;

4)仿射变换D。Δ r=e₀+re_r+ce_c, Δ c=f₀+rf_r+cf_c。

模型中的e₀, f₀分别为像面坐标行、列的平移系数; e_r, f_r, e_c, f_c分别为像面坐标行、列的缩放系数, 这6个系数均为待求值。

针对ZY-3影像具体采用何种误差补偿模型, 需要根据后文的试验结果进一步确定。

1.3 区域网平差

基于RFM的ZY-3影像区域网平差是通过建立某种数学模型, 将RPC系统误差补偿模型中的参数与加密点的地面坐标一并求解, 同时获取两者的改正数, 最终得到高精度的定位信息。平差方程为

$\begin{matrix} [\begin{matrix} V_{r} \\ V_{c} \end{matrix}] \end{matrix}$ =[A B] $\begin{matrix} [\begin{matrix} t \\ X \end{matrix}] \end{matrix}$ - $\begin{matrix} [\begin{matrix} L_{1} \\ L_{2} \end{matrix}] \end{matrix}$ (5)

式中: V_r和V_c分别为影像行、列向误差改正数; t为RPC系统误差补偿模型中参数的改正数列向量; X为加密点坐标的改正数列向量; A和B分别为t和X的误差矩阵; L₁, L₂分别为行和列误差方程的常数项。

对于立体影像对中任意一对同名点即可列出上述两组方程。利用最小二乘法进行迭代计算, 其中补偿模型参数的初始值可以设为0, 将RPC获取的影像中心点坐标值作为加密点坐标的初始值。每次迭代结果都要对各个参数的原始值进行修订, 当改正数的范围小于所设阈值时, 停止迭代。在本试验中, 设加密点的纬度或经度改正数的绝对值小于(10^-8)° 或高程改正数的绝对值小于0.05 m为迭代阈值。

2 试验及结果精度分析

2.1 试验设计

为了检验本文模型的正确性和可行性, 笔者利用IDL7.1编程实现了上述RPC系统误差检测、误差补偿及区域网平差程序; 并以2012年2月19日莱州地区(N37° 8'50.56"~37° 41'35.57", E119° 53'58.86"~120° 20'6.76"; 高程5~250 m)ZY-3卫星三线阵影像(未做系统几何纠正)为例进行上述试验。在整个试验区中测定了43个GPS点, 精度为分米级, 像点坐标为手工量测, 精度为1个像元左右。由于该影像西北部区域为渤海, 因此控制点主要选择其他区域的道路交叉口处。GPS实测的检查点(CKPs)和控制点(GCPs)分布如图1所示。

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	图1 试验区CKPs和GCPs点分布Fig.1 CKPs and GCPs distribution

2.2 RPC系统误差检测与补偿

为了检验ZY-3卫星影像附带的RPC是否存在系统误差, 本文利用RPC将所有地面GPS点投影到像平面坐标后, 统计像点坐标与其对应的CKPs和GCPs量测坐标之间的差异。表1为误差统计结果; 图2为像面误差分布图。

表1 单片RPC定位检查点误差 Tab.1 CKPs residual of single image using RPC orientation

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	图2 三视影像检查点像平面误差分布(箭头长度代表误差的大小, 箭头指向代表误差的方向(下同))Fig.2 Plane residual distribution of CKPs

从表1可以看出, 三视影像平面误差的平均值最大约为6个像元, 但是其标准差在0.7左右, 这表明定位误差在某个范围内有小的波动; 从图2可以直观地看出, ZY-3卫星三线阵前正后视影像都出现了明显的系统误差, 因此如何消除RPC系统误差是本文的重点研究内容。

利用上述4种像面误差补偿模型(模型A, B, C和D), 以影像4个角的GPS点作为GCPs, 其他GPS点为CKPs, 统计GCPs和CKPs的误差, 分析补偿模型对ZY-3卫星影像的适用性。三视影像经过补偿后的GCPs和CKPs像面误差分布如图3— 图5所示。

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	图3 前视影像RPC系统补偿后GCPs和CKPs像平面误差分布Fig.3 Plane residual distribution of GCPs and CKPs in forward image after RPC system adjustment

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	图4 正视影像RPC系统补偿后GCPs和CKPs像平面误差分布Fig.4 Plane residual distribution of GCPs and CKPs in nadir image after RPC system adjustment

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	图5 后视影像RPC系统补偿后GCPs和CKPs像平面误差分布Fig.5 Plane residual distribution of GCPs and CKPs in backward image after RPC system adjustment

4种补偿模型的平差结果如表2所示。

表2 4种补偿模型的平差结果 Tab.2 Adjustment results of forward, nadir, backward image using 4 adjustment models

从图3— 图5和表2可以看出: ①4种系统误差补偿模型都能较好地消除系统误差; ②模式D补偿效果最好, 其中检查点的平面精度最大提高幅度为 87.6%; ③模式B较模式C的补偿精度稍高, 这主要是因为线阵推扫式卫星影像在行方向(CCD线阵)的变形比列方向(推扫方向)的变形小^[12]。因此, 当控制点较少时, 采用模型B即可得到较高的精度。该试验结果与文献^[5]所得结果一致。

2.3 基于RMF的ZY-3影像区域网平差

根据上述试验可以发现, 利用模型D可以较好地补偿RPC系统误差。因此, 本文采用模型D进行系统误差补偿。式(5)中变量具体化后可得

$\begin{matrix} [\begin{matrix} V_{r} \\ V_{c} \end{matrix}] \end{matrix}$ = $\begin{matrix} [\begin{matrix} 1 r c 0 0 0 \frac{\partial r}{\partial φ} \frac{\partial r}{\partial λ} \frac{\partial r}{\partial h} \\ 0 0 0 1 r c \frac{\partial c}{\partial φ} \frac{\partial c}{\partial λ} \frac{\partial c}{\partial h} \end{matrix}] \end{matrix} \begin{matrix} [\begin{matrix} t \\ X \end{matrix}] \end{matrix}$ - $\begin{matrix} [\begin{matrix} L_{1} \\ L_{2} \end{matrix}] \end{matrix}$ (6)

其中, A= $\begin{matrix} [\begin{matrix} 1 r c 0 0 0 \\ 0 0 0 1 r c \end{matrix}] \end{matrix}$ ;

B= $\begin{matrix} [\begin{matrix} \frac{\partial r}{\partial φ} \frac{\partial r}{\partial λ} \frac{\partial r}{\partial h} \\ \frac{\partial c}{\partial φ} \frac{\partial c}{\partial λ} \frac{\partial c}{\partial h} \end{matrix}] \end{matrix}$ ;

t=[Δ e₀ Δ e_r Δ e_c Δ f₀ Δ f_r Δ f_c];

X=[Δ φ Δ λ Δ h];

$\begin{matrix} \frac{\partial r}{\partial φ} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial F}{\partial P} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{r_{s}}{φ_{s}} \end{matrix}$ , $\begin{matrix} \frac{\partial r}{\partial λ} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial F}{\partial L} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{r_{s}}{λ_{s}} \end{matrix}$ , $\begin{matrix} \frac{\partial r}{\partial h} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial F}{\partial H} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{r_{s}}{h_{s}} \end{matrix}$ ;

$\begin{matrix} \frac{\partial c}{\partial φ} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial G}{\partial P} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{c_{s}}{φ_{s}} \end{matrix}$ , $\begin{matrix} \frac{\partial c}{\partial λ} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial G}{\partial L} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{c_{s}}{λ_{s}} \end{matrix}$ , $\begin{matrix} \frac{\partial c}{\partial h} \end{matrix}$ = $\begin{matrix} \frac{\partial G}{\partial H} \end{matrix}$ · $\begin{matrix} \frac{c_{s}}{h_{s}} \end{matrix}$ 。

为了检验本文提出的区域网平差方法的有效性, 笔者设计了2组试验方案: ①利用ZY-3立体影像对直接定位; ②利用区域网平差方法进行平差处理。

所谓立体影像对直接定位就是在无控制点条件下直接利用ZY-3卫星影像自带的RPC信息进行前方交会, 统计检查点的精度。由于该卫星采用三线阵传感器获取数据, 因此本文采用4种试验方案(前正后三视影像、前后视影像、前正视影像、正后视影像)。检查点误差分布如图6所示, 其精度统计结果见表3。

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	图6 立体影像空间前方交会检查点误差分布Fig.6 Residual distribution of CKPs using direct spatial forward intersection

表3 ZY-3卫星立体影像对空间前方交会检查点精度 Tab.3 CKPs accuracy of stereo pair for ZY-3 using direct spatial forward intersection

从图6和表3可以看出: ①利用4种方案进行空间前方交会的平面精度约13 m± , 高程精度约8 m± 。这表明ZY-3卫星影像自带的RPC精度较高, 影像立体交会的结果可以用来进行粗定位或者作为几何精纠正的初始值; ②方案1的整体精度较高, 方案2的高程精度与方案1相当, 而方案3和方案4的高程精度较低, 这主要是因为高程精度与立体像对的交会角有关, 而方案1中的正视影像增加了对平面的约束条件, 提高了平面精度^[13]; ③4种方案都出现明显的系统误差。

根据式(6)对立体影像对进行区域网平差试验, 所得定位误差分布及误差统计结果如图7及表4所示。

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	图7 区域网平差后GCPs和CKPs误差分布Fig.7 Residual distribution of GCPs and CKPs using block adjustment

表4 ZY-3卫星影像区域网平差GCPs和CKPs误差统计结果 Tab.4 GCPs and CKPs accuracy of stereo pair for ZY-3 using block adjustment

从图7和表4可以看出, 利用本文提出的基于RMF的ZY-3卫星影像区域网平差方法可以很好地消除由RPC所带来的系统误差, 提高了目标定位精度, 其中平面精度和高程精度最大提升幅度分别为80.77%和63.38%。

3 结论与展望

1)利用本文提出的基于RFM的ZY-3卫星影像区域网平差方法进行影像定位, 在消除RPC系统误差的同时, 大大地提高了卫星影像的定位精度, 这对于利用国产高分辨率卫星数据在缺少控制点地区进行卫星测绘具有重要意义。

2)由于本文试验的控制点是采用野外GPS实测获取的, 其对应像点坐标只能采用人工判读的方法得到, 这可能会给结果带来一定的误差。今后可考虑采用影像自动匹配的方法, 从高空间分辨率的航空影像中获取控制点信息, 从而降低人为的干扰, 进一步提高定位精度。

3)由于试验数据有限, 本文方法只在地形较为平坦的地区进行了试验, 是否适用于地形起伏较大的丘陵或山地区域, 还需要进一步验证。

志谢: 感谢国家测绘局卫星测绘应用中心为本文研究提供了ZY-3影像数据。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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随着新型传感器的技术发展,特别是高分辨率商用卫星的运行,有理函数模型(Rational Function Model, RFM)在解决影像点定位和影像几何纠正方面的优越性体现得越来越明显.文中首先介绍RFM模型的原理和应用特点,然后结合典型的实际数据进行试验.结果表明通过适当的模型设计完全可以满足影像点定位和影像图生成的要求.

... 其中有理函数模型(rational function model,RFM)作为通用成像模型的一种,凭借优良的内插特性及独立于传感器和平台的特点,已经被众多高分辨率卫星所采纳,例如IKONOS,QuickBird,WorldView-1等^[1,2,3,4] ...

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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.本文对IKONOS卫星影像立体测图作了介绍.详细介绍了IKONOS图像的有理函数模型的理论、算法、各种特性以及如何对其进行优化.

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针对基于RFM的QuickBird纠正控制点数量要求比较多的情况,在RFM的基础上,选择25点、16点、13点、9点的控制方案和不同的有理函数系数个数的组合,从模型解算控制定向残差、检查点定向残差以及成图精度等方面寻求了控制方案与有理函数系数个数的最佳组合,并在此基础上,对控制方案与模型的可靠性进行了分析.结果表明,13点或16点控制方案与有理函数采用仿射变换的模型组合为较理想的组合方案,为保证成果的可靠性,要求四角偶控制点布设成控制点对.

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, Liu

The positioning algorithm based on RPC model and its optimizing of stereo images from high resolution remote sensing satellites[J]. Engineering of Surveying and Mapping, 2004, 13(1): 1-4.

介绍了高分辨率遥感卫星影像的RPC模型,重点探讨了基于RPC模型的立体定位算法,并给出了补偿RPC模型系统误差的物方方案和像方方案.针对IKONOS卫星数据的实验结果表明,这些方案能有效地消除RPC模型的系统误差,达到的定位精度能满足1:10000比例尺的地形图测绘要求.

... 张永生等在研究了补偿RPC系统误差的物方方案和像方方案后,又提出了修正原始RPC的方法^[6] ...

... 为了纠正RPC的系统误差,提高影像定位精度,根据相关文献^[5,6,8]提出的RPC系统误差补偿方法,本文采用基于正解RFM的像面误差补偿模型进行试验 ...

2009

0.0

... Zhen X等提出了一种直接对RPC进行重建的方法,通过纠正传感器位置和姿态信息获取更为精确的RPC,进而消除RPC系统误差的影响^[7] ...

2010

2.902

0.0

... Tong X H等提出了原始RPC修正和重建的算法模型,同时分析了不同控制点分布对这两种模型的影响^[8] ...

... 为了纠正RPC的系统误差,提高影像定位精度,根据相关文献^[5,6,8]提出的RPC系统误差补偿方法,本文采用基于正解RFM的像面误差补偿模型进行试验 ...

2012

0.0

1.503

... 6 m),可为我国大比例尺基础地理产品的生产和更新提供数据支持^[9,10] ...

2012

0.0

李德仁, 王密. “资源三号”卫星在轨几何定标及精度评估[J]. 航天返回与遥感, 2012, 33(3): 1-6.

Li D

, Wang

On-orbit geometric calibration and accuracy assessment of ZY-3[J]. Spacecraft Recovery and Remote Sensing, 2012, 33(3): 1-6.

ZY-3 satellite，as the China ， s first civil three-line array stereo mapping satellite，realizes the breakthrough of our China爷s civil high -resolution mapping satellite，is of revolutionary significance for the development of our China ， s surveying and mapping cause，and is a new milestone in the history of China ， s space and remote sensing. On-orbit geometric calibration is the key step for surveying and mapping satellite，this article finishes on-orbit geometric calibration for ZY-3 using the Songshan calibration test site established by Wuhan University，and then experiments are carried out for verifying the calibration results. The experimental results show that via on-orbit geometric calibration，ZY-3 can achieve high positioning accuracy without ground control and high plane accuracy and height accuracy with only sparse ground control，and meet the requirement of the accuracy of 1：50 000 mapping.

State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying，Mapping and Remote Sensing，Wuhan University

“资源三号”卫星是中国第一颗民用三线阵立体测图卫星，实现了中国民用高分辨率测绘卫星领域零的突破，对中国测绘事业的发展具有革命性意义，是中国卫星测绘发展史上一座新的里程碑。在轨几何定标是测绘卫星应用的一个重要环节，文章利用武汉大学在河南嵩山地区建设的几何定标场等基础设施实现了“资源三号”卫星的在轨几何定标，并对定标结果进行了试验验证。试验结果表明：基于高精度几何定标场几何定标后，“资源三号”卫星可以获得很好的无地面控制精度以及少量控制下的平面和高程精度，完全可以满足1︰50 000 测图精度要求。

... 6 m),可为我国大比例尺基础地理产品的生产和更新提供数据支持^[9,10] ...

2002

2.071

0.0

... 研究表明,基于正解有理函数模型的三维重建算法较反解形式的定位精度高^[11],因此大多数高分辨率卫星影像附带文件都提供正解形式的RPC信息,其中正解形式为 ...

2010

0.0

1.503

张过, 厉芳婷, 江万寿, 等. 推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的3维几何模型及定向算法研究[J]. 测绘学报, 2010, 39(1): 34-38.

Zhang

, Li F

, Jiang W

, et al. Study of three-dimensional geometric model and orientation algorithms for systemic geometric correction product of push-broom optical satellite image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2010, 39(1): 34-38.

摘　要：提出推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的3维几何模型的概念，在推导推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的3维几何模型基础上，对RPC模型用于表示推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的3维几何模型的可行性进行分析，并用SPOT5HRG影像以进行验证。实验表明，RPC模型能够很好地用于表示推扫式光学卫星影像系统几何校正产品的高程起伏引起的变形规律，基于该模型的影像定向精度不低于推扫式光学卫星影像辐射校正产品的严密成像几何模型。

... ③模式B较模式C的补偿精度稍高,这主要是因为线阵推扫式卫星影像在行方向(CCD线阵)的变形比列方向(推扫方向)的变形小^[12] ...

2012

0.0

刘斌, 孙喜亮, 邸凯昌, 等. 资源三号卫星传感器校正产品定位精度验证与分析[J]. 国土资源遥感, 2012, 24(4): 36-40.

Liu

, Sun X

, Di K

, et al. Accuracy analysis and validation of ZY-3's sensor corrected products[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2012, 24(4): 36-40.

On the basis of the existing preliminary accuracy validations of ZY-3 satellite imagery, a further in-depth analysis and verification of the geopositioning accuracy were performed at a typical site with both flat and mountainous terrains. The rational polynomial coefficients (RPC) were refined through block adjustment with high accuracy GPS points as ground control points (GCP) and check points. Digital surface model (DSM) and digital ortho map (DOM) were automatically generated with the refined RPC, the planimetric and stereo geopositioning accuracies were evaluated, and the influences of terrain, number and distribution of GCPs were analyzed. The results show that the horizontal and vertical geopositioning accuracies of ZY-3 imagery of the test site are 1.476 m and 2.213 m respectively in the flat area, and 1.506 m and 2.895 m respectively in the mountainous area, all meeting the requirements of 1∶50 000 DEM and DOM production both in the flat area and mountainous area. The ZY-3 imagery can also be used for revision of the 1∶25 000 topographic maps.

在已有对资源三号(ZY-3)卫星遥感影像质量初步验证工作的基础上,选择同时具有平地和山地的典型实验区影像,进一步深入研究并验证ZY-3卫星传感器校正产品的定位精度。以在实验区外业测量的高精度GPS点作为控制点及检查点,通过区域网平差算法对传感器校正产品自带的有理多项式系数进行精化,消除系统误差; 通过自动生成数字表面模型(DSM)和正射影像(DOM),验证其平面测图和立体定位精度,分析地形、控制点数量与分布对精度的影响。实验结果表明: 在地形平坦地区,ZY-3卫星数据的平面定位精度可达1.476 m,高程定位精度可达2.213 m; 在地形起伏较大的山区,平面定位精度可达1.506 m,高程定位精度可达2.895 m。该精度能满足1∶5万比例尺 DEM及DOM制作要求,并可用于1∶2.5万比例尺地形图的修测。

... ②方案1的整体精度较高,方案2的高程精度与方案1相当,而方案3和方案4的高程精度较低,这主要是因为高程精度与立体像对的交会角有关,而方案1中的正视影像增加了对平面的约束条件,提高了平面精度^[13] ...