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光学卫星遥感数据高精度自动定位关键技术研究

作　者: 张霖
导　师: 马洪兵
学　校: 清华大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 遥感系统定位系统校正大气折射校正
分类号: TP721
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 109次
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内容摘要

伴随着SPOT、IKONOS、QuickBird等高分辨率遥感卫星的成功发射,卫星对地观测技术在空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率以及观测模式上的不断发展,高分辨率卫星影像逐渐成为了空间地理信息的主要数据来源。卫星遥感数据的高精度几何定位问题已经成为众多遥感应用领域亟待解决的瓶颈问题。卫星遥感数据高精度几何定位技术是卫星遥感数据定量化处理的关键支撑技术之一,其精度将直接影响定量化处理及增值处理的深度。长期以来,对卫星遥感影像的几何定位主要是根据控制点采用多项式拟合等方法,此方法在具有足够数量且分布良好的地面控制点的条件下能够达到较好的定位精度。但是,在境外、我国西部无图区以及广阔的海域等地区,地面控制点的获取非常困难,甚至是不可能获取到;因此,研究在无地面控制点情况下的高精度定位是卫星观测数据处理与应用中需要直接面对的首要问题。本文以高分辨率光学遥感卫星观测数据为对象,研究无控制点的系统定位技术。首先,根据光的直线传播原理,通过相应的坐标变换,建立基于轨道模型、姿态模型、地球模型、高程模型的无控制点的系统定位模型。通过对SPOT卫星数据进行实验,结果证明此方法具有很高的定位精度。其次,针对卫星遥感数据在获取时存在的各种误差源分析其对定位精度的影响。根据已知的SPOT-5实验数据,分析了误差产生的原因,并进行了系统误差的校正,使定位精度进一步得以提高。最后,分析了大气折射对遥感数据获取的影响,本文首先根据地面控制点,建立了一组特征库,然后利用此特征库对另外一幅SPOT-5遥感数据进行了大气折射的补偿校正,校正后的精度达到了1个像素,实验结果表明此方法对于大气折射的校正具有可行性,有非常好的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-15
  1.1 课题研究的背景和意义  8
  1.2 国内外相关研究现状  8-14
    1.2.1 通用成像模型  9-12
    1.2.2 物理成像模型  12-14
  1.3 本文拟解决的问题与章节安排  14-15
    1.3.1 本文拟解决的问题  14
    1.3.2 论文的章节安排  14-15
第2章系统定位模型  15-44
  2.1 坐标系的建立及其转换  17-25
    2.1.1 坐标系的建立  17-20
    2.1.2 坐标系的转换  20-25
  2.2 轨道模型  25-28
    2.2.1 给定星历数据  25-28
    2.2.2 未知星历数据  28
  2.3 姿态模型  28-29
  2.4 地球模型  29
  2.5 地形校正算法  29-31
    2.5.1 常规地形校正算法  29-30
    2.5.2 变步长地形校正算法  30-31
  2.6 系统定位模型的建立  31-34
  2.7 系统定位实验  34-44
    2.7.1 SPOT-2 的系统定位  35-36
    2.7.2 SPOT-5 的系统定位  36-41
    2.7.3 SGP4 轨道模型实验  41-44
第3章误差分析  44-55
  3.1 卫星星历误差  44-48
    3.1.1 卫星星历误差的理论分析  44-47
    3.1.2 卫星星历误差的仿真实验  47-48
  3.2 卫星姿态误差  48
  3.3 系统误差  48
  3.4 地球曲率误差  48-49
  3.5 地球自转误差  49-50
  3.6 高程误差  50
  3.7 地图投影误差  50-51
  3.8 大气折射误差  51
  3.9 实验数据的误差分析  51-55
第4章大气折射校正  55-60
  4.1 大气折射校正原理  55-58
  4.2 大气折射校正实验  58-60
第5章结论与展望  60-62
  5.1 研究工作总结  60
  5.2 现存的问题分析与技术展望  60-62
插图索引  62-63
表格索引  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  70

光学卫星遥感数据高精度自动定位关键技术研究

内容摘要

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