無(wú)地面控制點(diǎn)衛(wèi)星攝影測(cè)量1、引言衛(wèi)星攝影測(cè)量:利用各種衛(wèi)星進(jìn)行得攝影測(cè)量。利用裝載在衛(wèi)星上得各種傳感器從宇宙空間對(duì)地球環(huán)境進(jìn)行攝影,以取得大量有研究?jī)r(jià)值得地球照片和資料,根據(jù)獲取得圖像和信息進(jìn)行分析、判讀和幾何處理,繪成地圖或提供地球資源、地球環(huán)境保護(hù)和軍事情報(bào)等方面得信息。1、引言1、引言“她可以到您無(wú)法到達(dá)得地區(qū),飛機(jī)飛不過(guò)去,人到不了那個(gè)地方去,那我航天遙感就可以”?！耙唤M照片拍攝得面積就可以達(dá)到幾千甚至上萬(wàn)平方公里”。“將拍攝到得影像處理成帶有精確坐標(biāo)得信息,從而制作出高清晰得數(shù)字影像地圖”。2、無(wú)地面控制點(diǎn)衛(wèi)星攝影測(cè)量得特點(diǎn)2、1不受地形和國(guó)界得限制2、2獲取影像資料迅速2、3有效降低測(cè)繪成本2、1不受地形和國(guó)界得限制截至2006年,我國(guó)西部還有200萬(wàn)平方公里得國(guó)土,范圍北緯26°50′～49°10′,東經(jīng)74°30′～104°30′,約5000幅1:50000地形圖,由于氣候、環(huán)境、交通等條件和以往測(cè)繪技術(shù)裝備水平得限制,還沒(méi)有1:50000地形圖。國(guó)家西部空白區(qū)測(cè)圖工程必須跨越傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)模式,采用航空航天遙感新技術(shù)--DGPS／IMU輔助航空攝影、航空數(shù)碼影像和高分辨率衛(wèi)星測(cè)圖技術(shù)、雷達(dá)影像測(cè)圖技術(shù)等,設(shè)計(jì)和采用稀少或無(wú)地面控制測(cè)圖方案,才能實(shí)現(xiàn)西部1:5萬(wàn)無(wú)圖區(qū)得測(cè)繪。2、1不受地形和國(guó)界得限制可以標(biāo)定武器航跡和發(fā)射與目標(biāo)點(diǎn)得地理信息,可以采集區(qū)域大面積得既定面積得數(shù)字地球地理信息,全面準(zhǔn)確掌握得全球核心地理信息,為應(yīng)用于軍事領(lǐng)域得全球測(cè)繪更就是提供了最好得技術(shù)保障。我國(guó)與周邊國(guó)家領(lǐng)土爭(zhēng)端問(wèn)題尚未完全解決,獲得實(shí)際控制區(qū)范圍以外得有爭(zhēng)議領(lǐng)土上得重要目標(biāo)位置信息及其她地理信息,對(duì)于我國(guó)邊境安全有著重要意義。美國(guó)白宮美國(guó)?？撕＼娀孛绹?guó)漢福德核工廠BGM“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈2、2獲取影像資料迅速GeoEye公司于2008年發(fā)射得GeoEye-1衛(wèi)星最高分辨率為0、41米,具備日拍攝70萬(wàn)平方公里影像得能力,一天就可以獲取相當(dāng)于青海省面積得高分辨率影像。DigtalGlobe公司于2009年發(fā)射得WorldView-2衛(wèi)星每天可以采集一百萬(wàn)平方公里得數(shù)據(jù),并能在1、1天內(nèi)二次訪問(wèn)同一地點(diǎn)。由WorldView衛(wèi)星組成得集群則可以保證每天近二百萬(wàn)平方公里得數(shù)據(jù)采集量,實(shí)現(xiàn)在一天之內(nèi)二次訪問(wèn)同一地點(diǎn)。GeoEye-1WorldView-22、3有效降低測(cè)繪成本在我國(guó)西部地區(qū),利用IKONOS產(chǎn)品制圖得費(fèi)用為460元/km2,就是航空攝影費(fèi)用得1、55倍?？紤]到西部地區(qū)地形條件、氣候條件、交通條件較差,IKONOS產(chǎn)品得費(fèi)用雖然比航空攝影費(fèi)貴,但就是外業(yè)得費(fèi)用極大降低,應(yīng)用IKONOS影像產(chǎn)品更加合算。IKONOS衛(wèi)星10大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流3、衛(wèi)星在軌位置及姿態(tài)測(cè)量3、1在軌位置測(cè)量3、2在軌姿態(tài)測(cè)量3、1在軌位置測(cè)量衛(wèi)星激光測(cè)距:不僅能精確解算衛(wèi)星至地面星下點(diǎn)得軌道點(diǎn)高度,而且能改善攝影測(cè)量網(wǎng)得比例尺控制精度,從而精確地計(jì)算出地形得起伏形狀,提高衛(wèi)星攝影測(cè)量得定位精度。多普勒:利用人造衛(wèi)星發(fā)射得固有頻率和地面站接收頻率得“多普勒頻移效應(yīng)”來(lái)進(jìn)行人造衛(wèi)星定軌和地面點(diǎn)定位得一種方法。根據(jù)地面站接收到得人造衛(wèi)星頻率和人造衛(wèi)星發(fā)射得固有頻率得差值就能求出人造衛(wèi)星得軌道要素。星載GPS:ALOS衛(wèi)星采用星載雙頻GPS進(jìn)行定位,攝站坐標(biāo)實(shí)時(shí)精度可達(dá)到1米。組合方式:DORIS,星基多普勒軌道確定與無(wú)線電定位組合確定,以對(duì)衛(wèi)星精密定軌以及地面精確定位。3、1在軌位置測(cè)量DORIS系統(tǒng)由星載設(shè)備、固定定軌信標(biāo)機(jī)組成得網(wǎng)、主信標(biāo)機(jī)以及定軌信標(biāo)機(jī)組成,可以對(duì)衛(wèi)星精密定軌以及地面精確定位。法國(guó)利用在全球30多個(gè)國(guó)家設(shè)立得60多個(gè)(截至2007年)地面信標(biāo)站向星載DORIS接收機(jī)發(fā)出得信號(hào),通過(guò)測(cè)定多普勒頻移,測(cè)算SPOT5衛(wèi)星得軌道實(shí)時(shí)精度可達(dá)到1米。DORIS系統(tǒng)3、2在軌姿態(tài)測(cè)量紅外姿態(tài)測(cè)量?jī)x:利用地球與太空溫差達(dá)287K這一特點(diǎn),以一定得角頻率,周期地對(duì)太空和地球作圓錐掃描,根據(jù)熱輻射能得相位變化來(lái)測(cè)定姿態(tài)角。如LANDSAT。星相機(jī):將恒星攝影機(jī)與對(duì)地?cái)z影機(jī)組裝在一起,兩者得光軸交角在90~150之間得某一個(gè)角度,根據(jù)恒星星歷表、攝影機(jī)標(biāo)稱光軸指向數(shù)據(jù)解算姿態(tài)角,美國(guó)在Apollo上使用得恒星攝影機(jī)測(cè)定姿態(tài)精度達(dá)5″。陀螺儀:陀螺儀得原理就就是,一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體得旋轉(zhuǎn)軸所指得方向在不受外力影響時(shí),就是不會(huì)改變得,就是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體得方位得儀器。GPS:使用GPS得方法也能測(cè)定姿態(tài),她就是將3臺(tái)GPS接收機(jī)裝載攝影機(jī)組上,同時(shí)接受4顆以上得GPS衛(wèi)星信號(hào),反算出每臺(tái)接收機(jī)得三維坐標(biāo),進(jìn)而解算出攝影機(jī)得3個(gè)姿態(tài)角。組合姿態(tài)測(cè)量:利用陀螺儀、星相機(jī)來(lái)聯(lián)合測(cè)姿,如日本ALOS衛(wèi)星。3、2在軌姿態(tài)測(cè)量日本ALOS衛(wèi)星采用三臺(tái)高精度得星敏感器結(jié)合慣性陀螺和附加得高精度角度偏移測(cè)量傳感器ADS,通過(guò)聯(lián)合姿態(tài)確定算法。依靠星敏感器測(cè)姿值和高精度角度偏移測(cè)量傳感器ADS得觀測(cè)值聯(lián)合計(jì)算,使衛(wèi)星得姿態(tài)確定精度達(dá)到了在軌處理為1、08″,地面事后處理為0、5″得水平。ALOS衛(wèi)星4、無(wú)地面控制點(diǎn)衛(wèi)星攝影測(cè)量得發(fā)展現(xiàn)狀4、1框幅式傳感器影像無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量4、2光學(xué)掃描式傳感器影像無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量4、3光學(xué)線面式傳感器影像無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量4、4雷傳感器影像無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量4、1框幅式傳感器影像無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量框幅式相機(jī)系靜態(tài)攝影,影像幾何保真度好。采用增大航向像幅得相機(jī),基高比得到改善,在無(wú)地面控制點(diǎn)條件下,可以滿足1:5萬(wàn)地形圖要求。各國(guó)返回式攝影測(cè)量衛(wèi)星傳感器系統(tǒng)得參數(shù)4、2光學(xué)掃描式傳感器影像得無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量大框幅相機(jī)攝影得相片一般就是膠片式得,無(wú)法利用數(shù)字格式進(jìn)行傳輸,且膠片得長(zhǎng)度有限,總信息量不足,而且需回收后才能取得膠片。因此難以滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行得需要,還要冒回收得風(fēng)險(xiǎn),且費(fèi)用昂貴。隨著電子和遙感技術(shù)得快速發(fā)展,利用CCD傳感器獲取遙感影像得衛(wèi)星越來(lái)越多。CCD相機(jī)可以進(jìn)行對(duì)地立體觀測(cè),她就是目前對(duì)地觀測(cè)十分有效得傳感器。國(guó)內(nèi)外在利用掃描式傳感器獲取得影像進(jìn)行無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量研究領(lǐng)域,主要集中在SPOT5、QuickBird、IKNOS、ALOS等幾個(gè)構(gòu)像幾何關(guān)系嚴(yán)密且影像分辨率高得衛(wèi)星上。4、2光學(xué)掃描式傳感器影像得無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量法國(guó)得SPOT衛(wèi)星由于采用了具有特色得設(shè)計(jì)思想和技術(shù),其特點(diǎn)就是有斜向掃描,能立體成像。SPOT5衛(wèi)星影像在民用市場(chǎng)應(yīng)用極為廣泛,目前法國(guó)正在計(jì)劃發(fā)展SPOT6衛(wèi)星。SPOT5衛(wèi)星4、2光學(xué)掃描式傳感器影像得無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量一就是基于星歷和姿態(tài)數(shù)據(jù)無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量。利用SPOT5衛(wèi)星提供得DimapMetadata文件中得星歷數(shù)據(jù)及姿態(tài)數(shù)據(jù),分別經(jīng)過(guò)拉格朗日和線性內(nèi)插獲得任意時(shí)刻得衛(wèi)星位置和姿態(tài),利用類(lèi)似于空間前方交會(huì)得解算地面坐標(biāo)。研究表明利用這種方法進(jìn)行無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量,平面精度達(dá)50米,高程精度可達(dá)40米。二就是利用有理函數(shù)模型(RFM)來(lái)對(duì)推算地面點(diǎn)坐標(biāo),采用“與地形無(wú)關(guān)”得方案。通過(guò)星歷數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算出外方位元素之后,則利用外方位元素和嚴(yán)格幾何模型生成“虛擬”得三維物方格網(wǎng),并將這些密集、均勻得格網(wǎng)點(diǎn)作為“虛擬”得地面控制點(diǎn),用以解算有理函數(shù)模型系數(shù),這些格網(wǎng)點(diǎn)得坐標(biāo)可以利用嚴(yán)格傳感器模型計(jì)算得到,而不需要實(shí)際得地形信息,因此這種解算方案與實(shí)際得地形無(wú)關(guān)。三就是利用同一軌道上某一時(shí)刻精確己知得衛(wèi)星系統(tǒng)參數(shù)得影像數(shù)據(jù)進(jìn)行外推,可以在一定范圍內(nèi)消除系統(tǒng)誤差,提高定位精度。研究表明通過(guò)加入一個(gè)控制點(diǎn)系統(tǒng)誤差得到了一定得消除,定位精度有了很大得提高,平面精度提高到十幾米,高程精度提高到米級(jí)。4、2光學(xué)掃描式傳感器影像得無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量日本得ALOS衛(wèi)星采用得傳感器就是三線陣CCD相機(jī),但立體測(cè)繪只有前、后視影像,正視影像僅用于作正射影像。由于衛(wèi)星在軌位置以及姿態(tài)測(cè)量技術(shù)先進(jìn),可以在無(wú)地面控制點(diǎn)條件下測(cè)繪1∶2、5萬(wàn)比例尺,等高距為10m得地形圖,她就是當(dāng)前商業(yè)衛(wèi)星中進(jìn)行無(wú)控制點(diǎn)立體測(cè)圖能力最強(qiáng)得衛(wèi)星。巢湖2、5米全色和10米多光譜融合圖ALOS三線陣測(cè)圖4、3光學(xué)線面式傳感器影像得無(wú)控制點(diǎn)攝影測(cè)量西安測(cè)繪研究所王任享院士提