组合宽角低空航测相机关键技术研究     

《北京测绘》2019,(12)

近年来,摄影测量技术发展迅猛,特别是低空航空摄影平台的出现,很好地弥补了传统卫星遥感、常规航空摄影测量在时效性、灵活性方面的不足。借助低空摄影的光学优势能够获取传统航空摄影和卫星遥感无法比拟的高分辨率影像,可以实现航空摄影测量大比例尺成图的目标。符合低空航空摄影的成像系统,发展较为滞后。现有很多低空航摄影测量平台普遍搭载单个普通数码相机进行航空摄影,存在航空摄影数据采集效率低、有效数据量小、数据处理难度高以及成图精度不高等问题;再有,传统的航空摄影测量相机及国内外成熟的组合宽幅航空相机系统又缺乏进行低空航空摄影测量应用的客观基础。研究适合于低空航空摄影的成像系统对于低空航测应用发展非常关键,是解决低空航测现存问题的一个有效途径。低空航测成像系统目前最主要的问题是数据的获取效率和精度,根本原因在于相机像幅以及视场角大小的问题。解决这一问题的根本途径是研究适合于低空航空摄影的宽幅面、宽视场角相机系统。对于数字相机而言,像幅受材料以及制造工艺限制,视场角受光学镜头的光学性能限制,很难有所突破。但是数字相机影像的可拼接性提供了另外一种可能途径,即多传感器组合成像,利用多个小像幅相机构造拼接成一个近似单中心投影的宽幅面航空相机,从而提高影像像幅和视场角,达到宽幅面大视场成像的目的。本文主要研究工作如下:(1)研究了低空航空摄影的光学理论基础。系统分析了低空航空摄影光学条件,结合光度学理论详细论述了低空航空摄影光度学优势,以及单镜头成像系统低空宽视场成像的劣势,阐述了利用组合成像技术来实现低空宽角成像的必要性和可行性。系统总结了当前摄影成像相机系统的发展现状,归纳了现有组合成像系统的特点和优势,分析了利用组合成像技术来提高影像像幅和视场角数学原理。在对比分析现有组合相机几何构造、成像单元数量、拼接模型的基础上,确定了利用五个数码相机采用组合成像技术来构造组合宽角低空航测相机的研究目标。(2)研究了基于地面三维检校场的低空组合宽角相机的静态误差高精度检校方法。理论推导了低空组合宽角相机的几何成像数学模型,定义了相机之间以及虚拟影像空间坐标系统,建立了各个独立光学结构(子相机)之间,及其与虚拟影像之间的严格几何数学模型。理论分析了组合宽角相机几何成像数学模型误差,将其归纳为地面静态误差和飞行动态误差两个部分。并研究了利用地面三维检校场来实现其静态误差的几何标定。静态误差几何标定主要包括单相机几何畸变误差的高精度标定和组合相机联合空间关系标定两个内容,详细论述了其算法原理和实现过程,最后通过实验结果分析了其精度和可靠性。(3)研究了基于影像全部像元参加的低空组合宽角相机飞行动态误差自检校模型求解与全局优化方法。自检校的目的是对相机飞行过程中由于系统和环境变化等因素导致的动态误差进行补偿。首先,理论推导了本文采用的自检校联合平差数学模型,该模型顾及了飞行过程中可能导致的相机系统间的空间位置和姿态的微小变化,将这种微小变化的检测转换为重叠区影像的视差值。其次,论述了利用重叠区匹配同名点求解自检校模型参数的基本原理和方法,并结合本文组合宽角相机特点,设计了一种影像快速匹配策略,进而实现自检校模型求解;在此基础上,通过对影像匹配性能的分析,以及基于特征点匹配来求解自检校联合平差模型存在的局部最优问题,提出了一种影像重叠区全部像元参加的几何匹配方法来实现对自检校模型求解的全局优化算法,对算法思想和原理以及求解过程进行了详细论述。最后通过对比实验分析了自检校模型求解的精度,验证了算法的有效性。(4)研究了宽角相机与稳定平台的集成。分析了稳定成像对于低空航空摄影成像质量和数据处理精度的影响,指出稳定成像对于组合宽角低空航测相机的重要意义。首先,理论分析了低空飞行平台的不稳定对于低空航空影像光学和几何性能的影响,以及飞行平台不稳定导致的影像质量下降、数据处理难度增大、处理精度降低等问题;其次,介绍了一种适用于无人飞艇等飞行器的三轴稳定平台结构及其控制原理,并通过对比试验来分析稳定成像对于低空航测精度的影响,指出了低空稳定成像对于低空组合宽角相机系统数据获取和处理的重要意义。(5)通过具体的航空摄影工程实例阐述了利用低空组合宽角相机进行航空摄影作业的数据处理实际流程,并分析了不同类型地形数据自检校拼接的精度分布,展示了其相关数据产品成果情况,结合影像空三处理结果分析了其精度。实验结果反映了组合宽角低空航测相机的作业能力。  相似文献   

金普新区地表覆盖格局演变及预测分析     

《北京测绘》2019,(9)

针对国家级新区享受各项政策红利,但无有效的定量评价方式对国家级新区发展情况进行监测、对国家级新区未来土地发展状况无高置信度的预测方式等问题,利用转移矩阵及相关模型定量地对地表覆盖格局变化进行了分析;基于CA-Markov模型,对未来一段时间的土地空间格局进行了预测;通过定量分析与实验结果表明:(1)金普新区成立前土地变化情况多为自然地物间的变换,金普新区成立后有大规模的人工地物变化;(2)基于CA-Markov模型对土地空间格局进行分析可信度较高,可以服务于土地结构演变分析。  相似文献   

机载WIDAS数据的Landsat卫星反照率初步验证   总被引：1，自引：1，他引：0  

何丹丹  焦子锑  董亚冬  张小宁  丁安心  尹思阳  崔磊  常雅轩 《遥感学报》2019,23(1):53-61

随着精细化监测的需求,中高空间分辨率的地表反照率产品逐渐成为气候模型的主要输入。目前,中高空间分辨率反照率产品的验证主要基于地表站点的通量塔观测数据,区域机载飞行数据的验证依然相对较少。因此,本文基于区域机载数据验证Landsat反照率产品。针对内蒙古自治区根河森林试验区所获取的机载红外广角双模式成像仪(WIDAS)多角度反射率数据,应用BRDF原型反演算法估算其反照率,分析了应用机载数据验证中高空间分辨率反照率产品的潜力。2016年内蒙古根河森林试验区机载WIDAS飞行多角度观测的可用多角度范围为25°,以前的研究表明BRDF原型反照率反演算法表现出对小观测角度的反照率反演结果的鲁棒性。因此,机载WIDAS反照率在一定程度可用于星载反照率的验证。首先,基于核驱动模型和各向异性平整指数(AFX)提取了试验区4种MODIS二向性反射分布函数(BRDF)原型;然后,将其作为先验知识应用到根河森林WIDAS机载数据的反照率反演中;最后,用WIDAS反照率和单个地面通量塔观测的反照率对Landsat卫星数据的反照率进行初步验证。验证结果表明Landsat反照率与WIDAS反照率结果较为一致,但略有低估,总体均方根误差(RMSE)约为0.02,偏差为0.0057。在多角度观测范围较小时,BRDF原型的反照率反演算法可为星载地表反照率的验证提供了一种有效的验证手段。  相似文献   

高分五号全谱段光谱成像仪地表温度与发射率反演     

杨以坤  历华  孙林  杜永明  曹彪  柳钦火  朱金山 《遥感学报》2019,23(6):1132-1146

地表温度在全球能量平衡和气候变化研究中具有重要意义。中国新一代高分辨率卫星高分五号卫星(GF-5)搭载的全谱段成像光谱仪有4个40 m空间分辨率的热红外波段,可以提供高空间分辨率的地表温度信息。本文提出了适用于全谱段成像光谱仪的温度与发射率分离TES(Temperature and Emissivity Separation)算法同时反演地表温度和发射率,为了提高大气校正精度,算法加入了水汽缩放WVS(Water Vapor Scaling)大气校正方法。首先利用Seebor V5.0全球大气廓线库构建模拟数据对算法精度进行了评价;然后利用张掖地区11景ASTER影像作为替代数据和同步的地面实测数据对算法精度进行了验证。模拟数据结果表明加入WVS方法后TES算法反演地表温度的RMSE由2.59 K降低到1.54 K,4个波段地表发射率的RMSE分别从0.122、0.12、0.102和0.037降低到0.042、0.04、0.028和0.026;地表验证结果表明本文算法反演的地表温度与站点实测值具有更好的一致性,平均Bias由1.08 K降低到0.47 K,RMSE由2.17 K降低到1.7 K;反演的各波段地表发射率与地面实测结果误差均小于1%。因此,本文提出的温度与发射率分离算法具有较高精度,可以利用GF-5数据获取高精度高空间分辨率的地表温度和发射率数据,服务于其他相关研究。  相似文献   

BDS／GPS中长基线宽巷准厘米级RTK算法          下载免费PDF全文

高春伟  赵利江  刘海红 《全球定位系统》2019,44(2):54-58

针对常规实时动态（RTK）定位技术中长基线初始化时间较长、定位结果不稳定的问题，提出了一种基于部分模糊度固定策略的BDS/GPS宽巷卡尔曼滤波RTK定位方法，从充分发挥宽巷观测值波长较长和宽巷模糊度易于固定的优势，避免低高度角卫星对模糊度解算的影响，从而提高中长基线情况下的模糊度固定率. 同时采用附加宽巷模糊度参数的卡尔曼滤波方法计算浮点解，以固定高于设置模糊度解算截止高度角的卫星进行定位，并解算电离层活动较剧烈的25~76 km的中长基线. 通过3组试验，结果表明，BDS/GPS双系统联合定位宽巷模糊度固定率均接近100%，76 km基线模糊度固定率达到99.9%，定位精度达到厘米级或准厘米级.   相似文献   

顾及周期性误差修正的加权平均温度模型构建     

臧建飞  彭秀英  胡卓  崔凯  宫雅文  范士杰 《测绘科学》2019,44(8):149-153,160

针对目前多数大气加权平均温度(Tm)模型没有考虑季节性影响这一问题,该文首先利用IGRA 2005—2010年全球探空数据,分别建立了各探空站点与地表温度有关的线性Tm模型、与地表水汽压有关的指数Tm模型以及与地表温度和水汽压均有关的混合Tm模型。然后以探空站积分Tm值为参考,对上述3类模型的误差时间序列进行了分析,发现这3种模型均存在周期性误差,并在此基础上构建了考虑周期性误差修正的3类Tm新模型。利用2011—2014年全球探空数据对3类新模型进行精度验证,结果表明:3类Tm新模型的精度相比于原模型均有所提升,模型的周期性误差影响基本得以消除,且3类Tm新模型的精度基本一致。  相似文献   

固定翼无人机优于2cm航测在地形测量中的应用     

林勇  李旭涛  吴崧源  李剑霖  甘锦潘  陈有博  蔡小霞  苏世萍 《测绘科学》2019,44(10):196-204

为了研究探索在稀少及不规范像控点条件下,应用纵横大鹏CW-30垂直起降固定翼无人机搭载飞思IXU-RS1000单相机,优于2cm地面分辨率倾斜摄影测量系统用于1∶500地形及地籍测量。该文对实验成果进行外业全站仪及RTK打点,进行平面及高程精度检测,实验成果完全满足1∶500地籍图平面精度及1∶500地形图高程精度的要求。验证了固定翼无人机能够用于1∶500地籍测量及地形测量。地理信息行业对成果时效性和精度的要求越来越高。优于2cm分辨率固定翼无人机倾斜摄影系统,有着单架次5km~2高效率和中误差小于5cm高精度,它的应用一定能对行业发展有着积极作用。  相似文献   

梨树断陷断陷期小宽断裂带构造应力场数值模拟     

王铣慧  魏柯佳  宋立军  季婷  张鹏 《海洋地质前沿》2019,35(3)

在小宽断裂带构造解析基础之上,根据地质资料以及前人提供的岩石物理学参数建立了梨树断陷区的二维地质和数值模型。进行了构造应力场数值模拟,分析了梨树断陷小宽断裂带断陷期小宽断裂带断陷期在沙河子期(K_1sh)、营城期(K_1yc)、登楼库期(K_1d)的构造应力场特征。模拟结果显示:(1)沙河子期在左旋走滑应力状态下,小宽断裂带处于近NE—SW方向的拉张应力状态,剪应力在沿着断裂带SW—NE走向逐渐减小;(2)营城期在右旋走滑的应力状态下,小宽断裂带处于近NW—SE向的拉张力状态,剪应力最大值位于断裂带的最中间部位;(3)登楼库期在左旋走滑的应力状态下,断裂带处于SWW—NEE向的张拉应力状态,剪应力最大值位于断裂带西南段。  相似文献   

云南中甸-大具断裂上新发现的地震地表破裂带   总被引：1，自引：0，他引：1  

程理  苏刚  李光涛  尹功明  吴昊  余建强 《震灾防御技术》2019,14(4):797-809

中甸-大具断裂是川滇菱形块体的西南边界，总体走向310°—320°。近年来我们对该断裂进行了1:50000条带状地质填图，发现了断裂活动的地质地貌证据。其中，在丽江大具盆地内（金沙江右岸）沿断裂新发现一处典型地震地表破裂带，长约600m，宽120m左右，主要表现为地表挤压鼓包、挤压垄脊、张裂缝、挤压阶区等，呈NW走向，与中甸-大具断裂走向基本一致。野外工作中，我们详细记录和测量了地表破裂的破裂样式、破裂规模和相关定量数据，利用旋翼无人机测绘了地表破裂带的形态和展布，获得了高精度DEM，分析了地表破裂表现出的运动性质。在已有资料的基础上讨论了地表破裂的形成时代、归属、震级大小，简要分析了其发震断层。新地震地表破裂带的发现为进一步研究中甸-大具断裂活动特征、古地震及地震危险性提供了基础资料。  相似文献   

无人机高光谱内置推扫影像快速拼接方法     

黄宇  陈兴海  刘业林  孙梅  苏秋城  李艳大 《测绘地理信息》2019,44(5):24-28

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