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摘 要

本文采用的数据是北京十三陵水库地区的一副标准全色IRS-P5立体像对，地面分辨率为2.5m。试验控制点来源于谷歌地图该地区实测控制点，高程信息采用的是基于立体像对提取的DEM数据。论文利用envi软件进行影像校正,从实验结果可以看出:几何校正只是粗略的为影像进行预处理，偏差极大，其精度无法达到定位与制图精度要求，须为其作进一步处理，即基于RPC模型的正射影像校正，但直接利用RPC模型误差较大。当加入1个控制点后，便可将纠正精度大幅度提高，继续增加控制点到6个时，模型的定位精度将会达到5.0 m左右，之后便不会再随控制点数的增加而提高。

关键词：有理函数模型（RPC）；几何模型；地理定位；正射校正；精度分析

The calculating of the geometric model and geographical location accuracy analysis based on the IRS-P5 stereopair

ABSTRACT

The test data is a standard panchromatic IRS - P5 stereopair taken from Beijing Ming tombs reservoir region,ground resolution of 2.5 m. Test control points are measured control points in the region from Google maps, with the WGS - 84 coordinate system and the elevation information is based on the DEM data extraction from the stereo pairs. Using the envi software for image correction, as you can see from the result of the experiment: geometric correction is only a rough part for image preprocessing, the deviation is great, its accuracy can not meet the drawing and the positioning accuracy requirements, shall be for their further processing, based on orthogonal projection as correction of RPC model, but directly using the RPC model,the error is very big, after joining a control point with the process, the accuracy was improved by a large margin, continue to increase the control points to six positioning precision of the model will reach 5.0 m or so, then won't increase with the increase of control points.

Keywords:The rational function model(RPC);The geometric model;Geographical location;Orthographical correction;Precision analysis

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 背景介绍 1

1.2 国内外动态 1

1.3研究内容 3

1.4研究方法和技术路线 3

第二章 理论与方法原理 4

2.1 解算IRS-P5立体像对的几种模型 5

2.1.1 严格物理模型 5

2.1.2 非严格成像模型 6

2.1.3 有理函数模型 8

2.2遥感影像的地理定位方法 10

2.2.1空间前方交会 10

2.2.2、空间后方交会 10

2.3 定位精度检验方法 12

第三章 IRS-P5卫星详细参数及其影像数据参数 13

第四章 IRS-P5影像校正试验 16

4.1立体像对DEM提取 16

4.2 基于遥感影像的配准校正 18

4.3 基于影像的正射校正 20

4.3.1 不使用控制点的RPC校正试验 21

4.3.2 使用多个控制点的RPC校正试验 23

4.4 结论 25

致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1 背景介绍

IRS-P5，又名Cartosat-1号卫星，是印度政府于2005年5月5日发射的遥感制图卫星，它达到了国际同类卫星的先进水平，标志着印度的航天遥感技术进入了一个新的发展阶段，它搭载有两个分辨率为2.5米的全色传感器，连续推扫，形成同轨立体像对，数据主要用于地形图制图、高程建模、地籍制图以及资源调查等。经过近20年的发展，IRS系列卫星已经有IRS－1A、IRS－1B、IRS－1C、IRS－1D、IRS－P2、IRS－P3、IRS－P4、IRS－P5和IRS－P6等多颗卫星。

目前遥感在测绘、工程、军事等行业有着极其广泛的应用，随着现代传感器水平的发展，国内外已有很多学者基于ASTER,SPOT,QuickBird,IKONOS等高分辨率卫星立体像对数据的解算及地理定位精度的研究，成果显著，并已形成广泛应用，但基于IRS-P5立体像的研究应用目前还较少。IRS-P5数据虽然具有质量稳定、覆盖广泛、成本低、分辨率适中的特点，但由于国内外关于P5卫星的相关研究较少，解算方法混杂，造成在处理数据时往往精度不一致，限制了P5卫星的应用范围，故基于IRS-P5的立体像对的解算方法优劣比较和定位精度分析，使得其更成熟化，为解决市场推广和用户认可的问题，具有更实际的应用价值和意义。

在理论上，分析几种不同几何解算定位模型的方法，并根据解算的结果作出各模型的地理定位精度评价。在辅助地形因子条件下,考察GCP的布设对RPC的影响。

1.2 国内外动态

自从上世纪90年代初，随着“冷战”的结束，高分辨率商业遥感卫星迎来了高速的发展，相继出现了几种典型的卫星系统，法国SPOTS卫星、Spacs Imaging的IKONOS卫星、DigitalGlobal的QuickBird卫星、OrbImage的OrbView卫星和印度的IRS系列卫星，以及我国的中巴资源卫星系列，随着遥感在各行各业的广泛应用，研究各种通用成像模型处理高分辨率遥感影像的方法及潜力，是遥感技术发展对摄影测量提出的新的研究内容，本文主要就IRS-P5卫星影像通过有理函数模型进行立体像对几何模型解算及地理定位精度分析。

国外虽然从20世纪90年代开始就相继开放了高分辨率影像市场，并且有理函数的理论在十几年前己经出现，但由于有理函数模型在摄影测量和遥感领域应用较少，所以仅在近几年才受到普遍关注，相关研究也不多。例如，国际摄影测量与遥感协会(ISPRS)已成立专门工作组研究有关RFM的精度、稳定性等各方面问题;加拿大Calgary大学也于1999年初启动了对RFM在摄影测量中应用问题的研究;Tao(2001)分析了不同的控制点数目与分布对RFM定位精度的影响^[13~17]，;Dowman(2000)则对有理函数模型的精度和稳健性进行分析，并提出了误差传递的算法^[18];Di and Li(2003)探讨了有理函数模型和严格传感器模型的优缺点以及从RPC恢复严格传感器模型的可行性^[19]，并利用IKONOS立体像对进行海岸线测图应用^[20];Yang(2000)采用了正解和反解两种数学形式，进行了SPOT和NAPP影像的RFC定位试验，认为对于SPOT影像，三阶甚至二阶带不同分母的RPC模型能够取代严格成像模型;而航空影像，一阶RPC模型可达足够精度^[21];[22];Fraser和Grodecki等(2003)研究了IKONOS影像的RPC参数求解方法以及F:PC模型的定向及应用^[23];[12]。

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