基于卫星遥感影像的单片测图与修测技术初探
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[摘要]本文简要论述了利用遥感卫星影像进行地理信息数据更新的重要性，介绍了卫星影像的内定向方式、外方位元素的解算及外方位元素的测算，进行了卫星遥感影像的单片测图与修侧技术研究，为类似工作提供了经验。
[关键词]卫星遥感影像 内定向 外方位元素 地理信息
[中图分类号]P283.8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-43-1
0引言
随着当前科学技术的不断进步，国家对于卫星遥感技术研究的资金不断加大投入，摄影测量正逐渐从单纯的依靠航空摄影测量向航空摄影测量和卫星遥感测量两方面并重发展，基于当前卫星遥感影像的单片测图与修测技术对航天摄影测量极为重要。由于地方经济建设速度的加快，地图的成图速度已跟不上经济发展的脚步，我们对地形图和各种专题地图等地理信息数据的需求量迅速增加，尤其是地理信息数据的现势性要求尤为突出，本文简要介绍如何利用卫星遥感影像的单片测图与修测来进行地理信息数据的快速更新。
1卫星遥感影像应用概述
卫星遥感技术是快速、全面、精确地测定全球地形，搜索目标定位数据以及杀伤武器制导的最有效手段，遥感影像获取的数据可在GIS或专业影像处理平台的支持下，为地形测绘、环境监测和资源勘查等提供信息服务；也可转化为数字化战场所需的军事地理信息，是军事指挥自动化的基础。
随着国家经济建设的不断进步，高分辨率遥感卫星所带来的巨大军事与经济效益，引起全球民用与军事应用领域的高度重视，出现了各国竞相研究开发高分辨率遥感卫星及其应用技术的热潮，在短短的几年时间内有了飞速的发展，出现了卫星遥感技术不断扩散的发展趋势。卫星遥感影像处理技术的不断发展，基于卫星遥感影像处理平台利用卫星遥感影像进行地理信息基础数据库的更新日趋成熟，目前可以获得的普通分辨率的卫星遥感影像主要有：IRS-1D、ASTER、JERS1-OPS、Resours-F的MK4和Kate200、COSMOS的TK-350等；获取的高分辨率卫星遥感影像主要有：QuickBird、Ikonos、EROS-A1、AVNIR、COSMOS的KVR-1000、Resours-F的KFA-3000等。由于可以获取不同分辨率卫星遥感影像数据，因此根据任务需求选择适合的卫星遥感影像数据进行相关地理信息数据的制作。
2画幅式卫星影像的内定向和空间后方交会
2.1画幅式卫星影像的全自动内定向
摄影测量从模拟摄影测量发展到解析摄影测量又到今天的数字摄影测量，内定向也经历了从手工内定向、半自动内定向、全自动内定向的发展过程。作为摄影测量测图的第一步，内定向的本质就是从一种坐标系转向另一种坐标系。
数字影像的内定向的定位是通过利用框标的检校坐标和扫描，首先通过计算扫描坐标系和像平面坐标系之间的变换参数及在数字影像中可能存在的变形。因为原始资料提供给框标的校检坐标，所以找到并精确定位框标点就是内定向的任务，换言之，就是得到框标的精确扫描坐标来求解变换参数。
2.2画幅式卫星影像的空间后方交会
画幅式卫星影像空间后方交会与航空摄影像片空间后方交会的主要区别在于两者关于外方位元素初值的获取方式以及外方位元素之间相关性的处理方式不同。画幅式卫星影像的六个外方位元素之间存在着一定的关联性，在用不同的控制数据解求同一副影像的外方位元素时，计算出来的结果差别较大，但是在控制点分布较为理想的情况下，可以利用最小二乘估计的方法老求解外方位元素。
3单线阵CCD卫星影像外方位元素的解算
3.1线阵CCD影像外方位元素间的相关性
经过大量实验表明，误差方程式中位置参数存在很强的相关性，使得求解精度低甚至无法求解。产生原因主要包括：（1）航天影像主距大，光束窄；（2）行高较高，导致误差方程式的各未知参数系数在数量级中相差巨大；（3）计算过程中引用了大量的待求参数。
3.2克服相关性解求外方位元素的常用方法
主要有：（1）在拥有大量数据的情况下，增加虚拟误差方程，从而使得各参数独立性增加，但其缺点是增加工作量，降低工作效率。（2）在近似垂直摄影的情况下，合并相关项，但由于将合并项参数合并后，其几何意义不易阐明，所以在实际应用中具有局限性。（3）将外方位元素线、角分开迭代求解。但是在数学角度上来看，这种方法不严密，而且所得过于依赖外方位元素的初值。
4引入粗差探测的外方位元素的测算
在解算外方位元素时，画幅式卫星影像和线阵CCD卫星影像需要控制点的地面坐标以及像坐标，但是在实际测量的过程中，粗差的出现是不可避免的，但其存在必然会影像测量的成果，所以将粗差剔除，特别是在外方位元素的解算过程中，十分必要。
粗差产生的原因多种多样，数值差别也有可能很大，通常情况下依靠联系实际通过某种预先处理的手段，将在数据中可能存在的大粗差以及中等的粗差剔除掉。而一些小粗差，则需要通过严格的统计检查。
但是在实际应用中，很多的估计方法，对含粗差的观测值极为敏感，粗差对于其估计的参数会产生极大的影像。而稳健估计便是针对这一状况提出的，其主旨在于构造一种估计的方法，使其可以对粗差具有一定的抵抗能力。
5利用卫星遥感影像测制和修测地形图
因为利用卫星遥感技术获得资料较快，成图迅速，制图成本低廉。而单张像片测图具有相对简单，快捷的特点，所以我们研究画幅式卫星影像同单线阵CCD卫星影像制图具有十分巨大的意义。
由于地形图只能反映出绘测当时的地面状况，但是由于受到工程建设等人为的生产活动以及自然变迁的影响，地形地貌会经常发生变化。所以地形图逐渐就与实际地形不一致，所以为了保持地形图的现势性，保障其使用价值，就需要定期对地形图进行修测。地形图的修测大致分为地物修测，地物修测方式主要是基于正摄影像的地形图修测和利用卫星遥感影像进行的地形图修测。
6总结
限于时间和篇幅的制约，本文只是对当前画幅式卫星影像以及单线阵CCD卫星影像的单片测量技术进行了简单的叙述，是相对于利用高分辨率的卫星遥感影像立体像对技术进行测图的一种补充方法，是对地理信息数据更新方法的一种尝试。
参考文献
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