[发明专利]一种同轨激光测高点与三线阵立体影像联合测绘处理方法

说明书

本发明公开了一种同轨激光测高点与三线阵立体影像联合测绘处理方法，该方法首先将激光测高点作为高程控制点，利用激光测高点和同轨获取的正视影像相对平面误差较小的特性，获取分布于各种地形类型(尤其是丘陵和山地地形)区域的激光测高点在三线阵立体影像上的准确像方坐标；然后以轨为单位将整轨三线阵立体影像构建平差区域网，开展激光测高点与立体影像的联合区域网平差；最后根据平差结果更新立体影像的成像几何模型。本发明充分利用激光测高点与光学影像同轨获取且高程精度极高的优势，在无地面控制点条件下，有效提升了三线阵立体影像的高程精度，为利用卫星影像开展全球范围高精度地理信息资源建设提供了技术支撑。

技术领域

本发明属于遥感与摄影测量技术领域，涉及一种激光测高点与立体影像联合几何处理方法，尤其涉及一种激光测高点与同轨获取的三线阵立体影像联合测绘处理方法。

背景技术

测图卫星立体影像目前已经成为世界各国开展多尺度测绘地理信息产品生成的主要数据源。利用卫星立体影像开展测绘应用的最大难点是保障影像的几何精度，尤其是高程精度。虽然通过使用足够数量的高精度地面控制资料可以有效提升卫星影像几何精度，然而开展全球范围测图应用时，受政治和经济等因素限制，很多区域根本无法获取控制资料。此外，完全不使用或者减少使用地面控制点，也是开展测绘应用时降低测图成本、提高测图效率的迫切需求。

2020年7月25日发射的资源三号03星(ZY3-03)，主要服务于全球范围1:5万比例尺的立体测图。卫星搭载了三台全色线阵推扫式光学相机和一台包含近红外、红、绿和蓝4个谱段的多光谱相机，三台全色相机分别为沿轨向前倾22°的前视相机、近乎垂直对地的正视相机和沿轨向后倾22°的后视相机，可以在一次过境摄影成像时，获取三线阵立体影像和4谱段多光谱影像。其中正视相机的地面分辨率均为2.1米，前视和后视相机的地面分辨率2.5米，多光谱相机的地面分辨率5.8米。幅宽均大于51千米。根据卫星影像应用实践情况来看，ZY3-03星三线阵立体影像的原始高程中误差约为6-10米、原始平面中误差8-20米，其高程精度无法满足全球范围1:5万比例尺测图应用精度要求。为此，ZY3-03星专门搭载了一台单波束激光测高仪，用于在获取立体影像的同时，以2Hz的对地观测频率同步获取立体影像范围内的高精度激光测高点，激光测高点没有足印影像，激光光斑在地面的直径约50米。激光测高仪作为一种高精度测距仪器，因具有方向性好、测距精度高等特点，获取的地表高程信息精度极高。根据卫星的设计指标，以及卫星应用实践情况来看，ZY3-03星激光测高点的高程中误差在平原地区优于0.5米、丘陵地区优于0.8米、山地地区优于1米。ZY3-03星是世界首颗同时搭载业务化激光测高仪和三线阵立体相机的测图卫星。

将激光测高点作为立体影像的高程控制点并开展联合测绘处理，来提升立体影像高程精度时，其核心步骤是获取激光测高点在立体影像上的准确像方坐标，若激光测高点在立体影像上的像点位置与实际像点位置存在较大偏差，在丘陵和山地地形区域(即地表起伏较大时)，等效于为激光测高点引入了额外的高程误差，将会严重影响联合测绘处理效果。而如何克服ZY3-03星激光测高点没有足印影像的影像，实现激光侧高点在立体影像上的准确定位，进而设计一种将激光测高点和三线阵立体影像进行联合几何处理的有效方法，实现卫星立体影像的高程精度大幅度提升的目标，已经成为了ZY3-03星(及类似卫星)影像实现全球范围(即稀少控制或无地面控制条件下)1:5万及更大比例尺立体测图应用的迫切需求，也将填补三线阵立体影像与激光测高点联合处理方面的技术空白。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：为了解决无地面控制(如境外区域无法获取地面控制点)条件下卫星影像的几何精度(尤其是高程精度)无法满足高精度测图应用等不足，充分利用激光测高点高程精度较高的特点，以及同轨获取激光测高点和正视影像之间平面相对误差较小的特性，提出了一种同轨激光测高点与三线阵立体影像联合测绘处理方法，能够大幅提升各类地形区域的三线阵立体影像的高程精度。

为解决上述技术问题，本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种同轨激光测高点与三线阵立体影像联合测绘处理方法，包括如下步骤：