姿态变化对遥感推扫式三线阵立体测量精度的影响研究

摘要

推扫式三线阵CCD相机在星载和机载遥感立体测量中得到了广泛应用。由于其特殊的成像方式,遥感平台姿态变化、地面形貌变化、遥感平台振动、地球自转等因素对三线阵推扫影像及立体测量精度的影响更为复杂。本文针对姿态变化对遥感推扫式三线阵CCD相机影像像移及立体测量精度影响的关键理论和技术展开研究,涉及的研究内容如下:　　1.深入和系统地阐述了遥感推扫式线阵CCD相机的发展历程,典型单线阵、双线阵和三线阵CCD相机的成像参数和立体测量参数;研究了遥感推扫式三线阵CCD相机立体成像原理及其影像特征,立体摄影测量中涉及的常用像空间坐标系及其转换关系;综述了遥感推扫式三线阵CCD相机常用成像数学模型,以及各种模型的适用范围及定位精度。　　2.研究了姿态变化对遥感推扫式三线阵CCD相机成像像移的影响。利用坐标系转换方法建立了三线阵CCD相机的前向像移数学模型,构建了三轴姿态角变化对三线阵CCD相机成像影响原理图,提出了三轴姿态变化时遥感推扫式三线阵CCD相机成像像移数学模型。在此基础上,利用现有航空三线阵CCD相机参数,对三轴姿态变化时三线阵CCD相机不同线阵列的像移分布、不同姿态角对像移的影响程度及多姿态角并行变化时像移的变化规律进行了仿真分析,得到了三轴姿态变化对推扫式三线阵CCD相机成像的影响规律。　　3.提出了基于空间前方交会原理的无控制点遥感推扫式三线阵CCD相机立体摄影测量误差模型。利用Chang’E-1三线阵CCD相机成像参数、在轨运行相关参数、Chang’E-1三线阵CCD相机2C级影像数据,针对基线、姿态角、像点坐标、焦距对Chang’E-1三线阵CCD相机无控制点立体摄影测量精度的影响进行了实验和分析,对比了不同姿态角对Chang’E-1三线阵CCD相机立体定位精度的影响。　　4.提出一种半实物仿真实验方法来研究姿态变化对遥感推扫式三线阵立体测量精度的影响,完成了实验系统的搭建,实现了影像数据的采集和三线阵图像的提取;提出一种基于地形复杂度定量分析和地形分类的DEM建模方法选择策略,实现了DEM建模精度和建模速度的统一,为月面形貌实物模型的制备提供了理论基础;对三轴姿态变化时的标志点高程测量误差进行了计算和分析,验证了不同姿态角对高程定位精度的影响规律,并对连续滚转角变化时的三线阵图像进行了像移补偿,验证了提出的三线阵CCD相机像移数学计算模型。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2遥感推扫式线阵列CCD相机的发展

1.3论文主要研究内容

第二章 遥感推扫式三线阵CCD相机传感器成像数学模型

2.1遥感推扫式三线阵CCD相机立体成像原理及影像特征

2.2遥感推扫式三线阵CCD相机立体摄影测量像空间坐标系统

2.3遥感推扫式三线阵CCD相机常用传感器模型综述

2.4本章小结

第三章 姿态变化对遥感推扫式三线阵CCD相机像移影响与建模

3.1坐标系及姿态角定义

3.2遥感推扫式三线阵CCD相机前向像移数学模型

3.3遥感推扫式三线阵CCD相机姿态像移数学模型

3.4实验与分析

3.5本章小结

第四章 无控制点遥感推扫式三线阵CCD相机立体摄影测量误差分析与建模

4.1无控制点遥感推扫式立体摄影测量

4.2空间前方交会原理

4.3无控制点遥感推扫式三线阵CCD相机立体摄影测量误差建模

4.4实验与分析

4.5本章小结

第五章 遥感推扫式三线阵立体测量半实物仿真实验

5.1遥感推扫式三线阵立体测量的半实物仿真

5.2半实物仿真系统姿态控制模块设计

5.3高精度月面三维形貌实物模型制备

5.4基于地形复杂度定量分析的月面地形建模方法选择策略

5.5姿态变化对三线阵CCD相机立体测量精度影响半实物仿真实验

5.6本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2下一步研究展望与建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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