垂轨环扫卫星影像有理函数模型的构建及精度评估

摘要

垂轨环扫传感器能兼顾实现超大幅宽(千公里级)与高分辨率(米级)成像,其影像数据量远超传统卫星(单景影像达几百GB)。为了探究该成像方式下影像有理函数模型的适用性和精度,基于垂轨环扫传感器成像原理构建其严格成像模型。针对垂轨环扫影像特性,提出一种结合数字高程模型的地形相关控制点布设方案。采用星下点坐标确定初始迭代区间的方法解决大幅宽条件下反投影计算失效的问题,从而实现任意幅宽影像整景范围内物方坐标到像方坐标的求解。最后,通过生成不同幅宽的模拟影像及姿轨数据完成有理函数模型的建立,探究有理函数模型对严格成型模型的拟合精度。实验表明:3000 km幅宽时,一景实验影像在大地坐标系下地形无关、地形相关方案得到的有理函数模型的拟合误差分别为3004.25,1939.04 pixel;地心直角坐标系下的拟合误差为27.50,24.96 pixel。影像大幅宽时,主要受地球曲率影响,大地坐标系解算的RPC误差极大;在地心直角坐标系下解算的RPC具有更高的拟合精度,但二者均无法实现对严格成像模型的高精度拟合。对垂轨环扫卫星影像有理函数模型拟合精度的初步探究为卫星入轨交付后的影像处理奠定了技术基础。