高原地区高分辨率卫星立体像对提取DEM及精度分析

摘要

数字高程模型是对地球表面地形地貌离散的数学表示，在科学研究和实际生产中广泛运用。传统通过地形图数字化和野外地形测量获取DEM的方法存在现势性差，获取周期长、获取范围小、特殊区域信息采集困难等缺点。加之高原地区地形陡峭、人烟罕至，恶劣的条件致使传统测量方法实施更加不易，同时可选择控制点少并且量测困难。结合高分辨率遥感卫星的数字摄影测量手段能够克服信息采集困难区域限制，兼具现势性好、高精度的优势，少量控制点条件能够实时获取大面积DEM。因此对影响高分辨率影像立体像对获取DEM精度的因素进行研究和讨论十分必要，同时对高分辨率影像立体像对获取DEM的实际生产应用具有重要意义。
　　本文以LPS为软件平台，高原地区高分辨率卫星WorldVieW和GeoEye全色影像立体像对为数据源，以外业测量像控点为基础获取测区DEM，并从控制点与定位精度关系、连接点与接边精度关系、异轨立体定位精度三方面分析讨论高分辨率立体像对提取DEM精度。文章主要研究内容和认识如下:
　　(1)设计测区高分辨率立体像对获取DEM方案。完成测区影像立体像对有理函数模型和严格物理模型条件下的相对定向，野外像控点转刺实现绝对定向、生成连接点完成核线影像生成，进行空三测量以及DEM粗差检测和剔除获取测区DEM。
　　(2)分析获得高分辨率影像立体像对提取DEM精度同控制点、定位模型的关系规律。无控制点条件下，高分辨率遥感影像立体像对有理函数模型平面精度较高，并且平面精度优于高程精度;严格物理模型平面精度和高程精度都很高，平面x方向精度相对较低;严格物理模型整体精度优于有理函数模型。有控制点条件下，一个控制点可以很好控制高分辨率遥感影像立体像对的定位精度，两种模型精度相当，并且平面精度略高于高程精度。严格物理模型对不均匀布点的敏感度比有理函数模型高，不均匀布点时误差成倍增加。
　　(3)研究得到同条带和不同条带高分率影像立体像对重叠区域连接点数量与影像接边精度规律。同条带立体像对由于影像获取条件较一致，接边重叠区域有无连接点影像接边精度都较高，无明显接边缝;不同条带立体像对接边重叠区域无连接点时接边精度低，接边缝明显，在接边重叠区添加两个连接点后可以使影像接边精度与同条带接边精度相当。
　　(4)讨论高分辨率影像异轨立体提取DEM精度，获得异轨立体影像选择较优方案。研究表明异轨立体同样可以获得精度较好的DEM，并且不同时相组成立体像对时，现势性好和获取时间间隔短的两幅影像组成立体像对提取DEM精度更高。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．3 技术路线

1．4 章节安排

1．5 本章小结

第2章 DEM提取原理与精度评定方法

2．1 DEM提取的原理

2．1．1 DEM提取的摄影测量原理

2．1．2 DEM提取的关键技术

2．1．3 传感器模型

2．2 DEM精度评定方法

2．2．1 误差源

2．2．2 粗差剔除方法

2．2．3 DEM精度评定方法

2．3 本章小结

第3章 基于高分辨率立体像对的DEM提取

3．1 研究区概况及卫星数据

3．1．1 研究区概况

3．1．2 WorldView卫星

3．1．3 GeoEye卫星

3．1．4 影像产品支持文件

3．2 DEM提取的主要内容

3．2．1 相对定向和绝对定向

3．2．2 加密点自动生成

3．2．3 空三测量及DEM生成

3．2．4 DEM三维展示

3．3 本章小结

第4章 控制点与定位精度关系

4．1 研究方案

4．1．1 研究内容

4．1．2 布点方案

4．2 WorldView影像精度分析

4．2．1 数据介绍

4．2．2 无控精度分析

4．2．3 有控精度分析

4．3 GeoEye-1影像精度分析

4．3．1 数据介绍

4．3．2 无控精度分析

4．3．3 有控精度分析

4．4 精度比较分析

4．5 本章小结

第5章 连接点与接边精度关系

5．1 研究方案

5．2 同条带接边精度分析

5．3 不同条带接边精度分析

5．4 本章小结

第6章 异轨立体定位精度

6．1 研究方案

6．1．1 数据介绍

6．1．2 研究内容

6．2 精度分析

6．3 本章小结

结论与讨论

结论

存在的问题

讨论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

攻读硕士期间参加的科研项目