a 中国空间技术研究院(西安)空间微波技术国家重点实验室,中国西安;b 中国空间技术研究院(西安)西安空间无线电技术研究所,中国西安;c 西班牙国家研究委员会(ICE、CSIC)空间科学研究所,西班牙塞尔达尼奥拉德尔瓦列斯;d 加泰罗尼亚空间研究所对地观测系,西班牙巴塞罗那;e 北京大学遥感与地理信息系统研究所(IRSGIS),中国北京;f 中国气象局(CMA)国家卫星气象中心(NSMC),中国北京;g 北京林业大学水土保持学院,中国北京;h 天津大学海洋科学与技术学院,中国天津
摘要 高分相机(GFXJ)是我国第一款自主研发的机载三线阵CCD相机,设计飞行高度2000m时,对地面三维点的GSD为8cm、平面精度为0.5m、高程精度为0.28m,满足我国1:1000比例尺测绘要求。但GFXJ原有的直接定位精度在平面方向约为4m,高程方向约为6m。为满足地面三维点精度要求,提高GFXJ直接定位精度,本文对GFXJ几何定标进行了深入研究。本次几何标定主要包括两部分:GNSS杆臂与IMU杆轴失准标定、相机镜头与CCD线畸变标定。首先,简单介绍GFXJ相机的成像特性。然后,建立GFXJ相机的GNSS杆臂与IMU杆轴失准标定模型。接下来,建立基于CCD视角的GFXJ镜头与CCD线畸变分段自标定模型。随后,提出迭代两步标定方案进行几何标定。最后,利用在黑龙江省松山遥感综合场和鹤岗地区获取的多个飞行区段进行实验。通过标定实验,获得了GNSS杆臂和IMU视轴失准的几何标定值。为前向、下视和后向线阵独立生成了可靠的CAM文件。实验表明,提出的GNSS杆臂和IMU视轴失准标定模型和分段自标定模型对GFXJ相机具有良好的适用性和有效性。提出的两步标定方案可以显著提高GFXJ相机的几何定位精度。GFXJ原始直接地理定位精度在平面方向约为4 m,在高程方向约为6 m。平面精度约为0.2 m,高程精度小于0.28 m。此外,本文建立的定标模型及定标方案可为其他机载线阵CCD相机的定标研究提供参考。利用GNSS杠杆臂和IMU视轴失准校准值以及CAM文件,GFXJ相机的定位精度可以在仅使用几个地面控制点进行空中三角测量后满足3D点精度要求和2000 m飞行高度1:1000的测绘精度要求。
在GPS正常工作条件下,MLS系统可以达到厘米级的定位精度。然而,在无GPS环境下,由于MLS的观测模式误差和视轴对准误差无法通过GPS信号进行标定或修正,定位精度可能降低到分米甚至米级。针对这一研究空白,本文提出一种新技术,适当结合稳健加权最小二乘(RWTLS)和全信息最大似然最优估计(FIMLOE),提高无GPS环境下MLS系统的定位精度。首先,建立MLS系统的坐标转换关系和观测参数向量。其次,利用RWTLS算法对三维点观测模型进行修正;然后利用FIMLOE标定激光扫描仪框架与IMU框架之间的不确定度传播参数向量和视轴对准误差。最后,在室内场景中进行实验研究,以评估所提方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够显著提高 MLS 系统在 GPS 拒绝环境中的定位精度。
总结 随着数字航空相机的应用及其重要性的日益增加,校准是应用的重要前提本文介绍了用于数字航空相机校准的 EuroSDR(欧洲空间数据研究,以前称为 OEEPE)项目的第一阶段。该项目于2003年10月启动。目前该标定网络中有来自行业,特别是相机制造商和软件公司,以及研究机构和数码航空相机用户的 35 名专家。项目的目标以介绍性的方式呈现。介绍了模拟航空相机标定的实践,并分析了当前数字航空相机标定方法。这是使用实践中使用的三种不同类型的传感器的示例来完成的。Applanix/Emerge DSS 代表中画幅传感器,ZI-Imaging DMC 和 Leica ADS40 代表大幅面传感器,旨在在不久的将来取代模拟相机。这些系统的校准必须适应各自的传感器概念,并进行了详细描述。文章最后提到了刚刚开始的项目第二阶段的计划调查。
总结 随着数字航空相机的应用及其重要性的日益增加,校准是应用的重要前提本文介绍了用于数字航空相机校准的 EuroSDR(欧洲空间数据研究,以前称为 OEEPE)项目的第一阶段。该项目于2003年10月启动。目前该标定网络中有来自行业,特别是相机制造商和软件公司,以及研究机构和数码航空相机用户的 35 名专家。项目的目标以介绍性的方式呈现。介绍了模拟航空相机标定的实践,并分析了当前数字航空相机标定方法。这是使用实践中使用的三种不同类型的传感器的示例来完成的。Applanix/Emerge DSS 代表中画幅传感器,ZI-Imaging DMC 和 Leica ADS40 代表大幅面传感器,旨在在不久的将来取代模拟相机。这些系统的校准必须适应各自的传感器概念,并进行了详细描述。文章最后提到了刚刚开始的项目第二阶段的计划调查。