[发明专利]一种侧视雷达遥感影像定位方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感影像的数字摄影测量领域，特别涉及侧视雷达遥感影像(包括真实孔径雷达和合成孔径雷达)的几何纠正和三维重建方法。

背景技术

遥感影像的定位是指通过一定的手段，获得影像对应的地面点平面或立体坐标的技术和方法。一般来说，以严密模型为基础的遥感影像定位方法，均以严密构像方程为基础，构像方程将地面点坐标和像点坐标联系在一起，实现地面点坐标和像点坐标转换，以最终得到比较精确的影像对应的地面点平面或立体坐标。

一般来说，侧视雷达遥感影像的定位方法主要有(1)通过一般多项式进行转换；与光学影像的多项式纠正类似，对影像整体上进行多项式转换，黄国满提出基于投影差改正的多项式纠正方法；(2)按行中心投影方式进行，把雷达影像视为线阵列CCD扫描影像，这种方法虽然考虑了外方位元素的变换，但该方法将每个扫描行视为一个中心投影的透视变换，与雷达真实构象机理存在差别，精度较差；(3)G.Konecny等提出的考虑地形对投影点位置影响的共线方程方法，投影按水平面投影，增加地形对投影点位置的影响因子；(4)F.Leberl等提出的方法，按距离条件和零多普勒条件进行变换，符合雷达成像机理，其考虑了传感器外方位元素中的线元素变化，但未考虑角元素的变化；(5)基于R-D模型的方法，该方法的原理与F.Leberl方法相似，考虑了多普勒频率非0值情况。对多普勒频率模型的表达常采用常量、线性、及多项式来描述，具有明确的几何和物理意义，符合SAR成像机理，但R-D模型进行摄影测量时不便吸收现有的光学遥感影像经过几十年发展起来的成熟的数据处理技术和方法，因此也存在一些不足。目前，基于R-D模型和共线方程模型的定位方法是侧视雷达和SAR影像定位的主要方法。

光学遥感影像的共线方程虽然被引入到侧视雷达遥感影像的定位中，实现了以外方位元素作为定向参数进行雷达影像的定位，但侧视雷达遥感影像与光学遥感影像的成像机理间存在着差别，其严密性较差。国内外的一些学者对其进行了修正，但摄影测量数据处理变得很复杂，不太适合以此为基础的侧视雷达遥感影像立体定位和区域网平差。基于外方位元素的侧视雷达影像定位应用基本还是停留在影像纠正上，正射纠正比较繁琐，立体定位尤其是区域网平差领域应用仍存在很大的难度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有基于外方位元素的侧视雷达遥感影像定位技术的不足，提出一种基于距离和共面条件的影像纠正和立体定位方法，克服了雷达影像基于共线方程模型方法严密性和适用性较差、基于距离多普勒模型定位方法不太适合现有摄影测量数据处理算法的缺点。

本发明的技术方案具体如下面所描述：一种雷达遥感影像定位方法，依靠影像的外方位元素作为定向参数，包括：(1)获取测区的航空侧视雷达遥感影像和POS观测值，或航天侧视雷达遥感影像和轨道、姿态观测值；(2)计算摄影测量坐标系中的外方位线元素初值；(3)计算姿态参考坐标系中的外方位角元素初值；(4)对原始影像进行控制点和连接点量测或匹配；(5)获取距离-共面方程并通过空中三角测量获得外方位精化模型参数；(6)根据精化的外方位元素值进行影像纠正或者影像的立体定位。

进一步地，优选的方法是，所述步骤(2)中，当影像为航空雷达传感器获取时，摄影测量坐标系采取原点在测区内或测区附近的切面直角坐标系，当影像为航天雷达传感器获取时，摄影测量坐标系采取地固地心直角坐标系。

进一步地，优选的方法是，所述步骤(3)中，当影像为航空雷达传感器获取时，姿态参考坐标系采取步骤(2)所述的切面直角坐标系；当影像为航天雷达传感器获取时，姿态参考坐标系三坐标轴由地固地心直角坐标系中传感器位置和速度按表达式建立。

进一步地，优选的方法是，所述步骤(3)中，姿态参考坐标系中的外方位角元素初始值是根据航空遥感POS观测值或航天遥感姿态测量值转换计算得到的，且雷达遥感影像外方位角元素初值计算所采用的转角系统为转角系统。

进一步地，优选的方法是，所述步骤(5)空中三角测量获取精化的外方位元素方法包括：

(a)利用距离方程和共面方程，将地面点坐标转换到影像坐标的装置：

当影像为航空侧视雷达遥感影像时，采用的距离共面方程为：

当影像为航天侧视雷达遥感影像时，采用地心直角坐标系中的距离共面方程为：