Study on Georeferencing of three-line array CCD Aerial Photographs

21 世纪以来，航空遥感从框幅式胶片航空摄影向数字化、集成化方向飞速发展，一系列新的技术手段也应用到航空遥感技术中来，出现了线阵推扫、条带式成像、数字存储、直接定向、全数字测图等新技术和新方法，使得航空遥感技术在数据获取与处理两方面都得到长足的发展。机载三线阵CCD 传感器自其出现便受到广泛的关注，三线阵CCD 传感器是由具有独立镜头的三组平行排列的CCD 阵列组成的，比起传统的框幅式传感器，其特点是三组成像单元所成的影像能够保持相对稳定的位置关系，然而由于外方位元素的高频变化，三线阵CCD 传感器必须依赖GPS/IMU 系统来提供姿态和位置数据。这些特点在带来便利的同时，也为数据后处理的技术和方法提出了挑战。航空摄影测量的目的是根据“物—像”空间几何关系，在不接触物体的情况下，通过量测像点来确定被摄物体的位置和形状，因此，“物—像”空间几何关系的建立是航空遥感的核心问题。这一问题由两方面组成：传感器的成像模型和传感器位置及姿态信息的确定。针对三线阵CCD 传感器，所要解决的核心问题就是线阵航摄仪的成像原理和成像模型以及GPS/IMU如何辅助三线阵CCD传感器来确定成像时刻的空间位置和姿态信息。论文的主要内容包括：1、系统地分析和总结了当前主要数字航摄相机的分类、适用领域及相机的结构组成和成像原理，介绍了机载三线阵CCD 传感器的成像方式和影像特征，阐释了成像原理和构像方程。研究了GPS/IMU 系统的工作原理，坐标系统转换方程，GPS/IMU数据后处理的算法原理和不同方案。2、介绍了GPS/IMU 辅助三线阵CCD 传感器实现影像地理定位的方法和原理，重点阐述两种不同定位方法情况下的关键问题：GPS/IMU 与传感器集成系统的参数计算关系，集成系统误差来源及其改正模型，GPS/IMU 辅助空中三角测量的定向片内插原理。为数据地面处理技术方案奠定了理论基础。3、以ADS40 为例，介绍了三线阵CCD 航摄传感器的数据处理及精度评定的方法和技术流程，然后采用不同的布控和数据处理方案通过对ADS40 一组两种飞行高度的航摄数据进行处理和分析，得到不同GPS 解算方法，不同GPS/IMU 辅助定位方II 三线阵CCD 航空遥感影像地理定位技术研究法下的精度结果。在对结果进行对比分析的基础上形成了一套完整可行的ADS40 地面数据处理的流程及试验方案。本文结合国内开展的ADS40 航摄仪地面数据生产的实验与实践，提出的生产试验方案在保证满足1:1000, 1:2000 地形图地理定位精度要求的前提下，能最大限度地减少野外布设基站及地面控制点的工作量，尤其适于缺少地面控制点的无图区以及西部测图困难地区的大比例尺测图