林区高空间分辨率遥感影像几何精校正算法研究

论文摘要

随着遥感技术的发展，高分辨率遥感影像已经广泛应用于林业。然而遥感卫星在成像时，遥感卫星影像会受到多种因素的影响而发生几何畸变，因此必须对影像进行几何校正实现精确的地理编码，为后续的几何测量、相互比较及复合分析提供支持。在传统的摄影测量领域，应用较多的是物理模型。这种模型的处理技术已趋向成熟，定位精度比较高。但由于物理传感器模型涉及传感器物理结构、成像方式及各种成像参数。普通用户并不能得到这些信息，因此只能使用通用几何校正模型对遥感影像进行处理。本文针对一景深圳地区QuickBird影像，分别论述了高分辨率遥感影像的各种通用几何校正模型及其解算方法，并就影响林区高分辨遥感影像几何精校正精度的因素做了相关研究，在此基础上分析了林区高分辨率遥感影像的变形规律。主要结论为：(1)在所有的通用几何精校正模型中，有理函数模型的校正精度是最高的，但是有理函数模型需要的控制点数量比较多，而且模型的解算精度依赖于控制点的分布情况。(2)一般多项式模型的精度受地形起伏的影响较大，改进多项式模型的精度随多项式的阶数变化而变化,地形起伏的影响很小,选择合适阶数的改进多项式模型可以获得较高的几何校正精度。(3)在三种直接线性变换模型中，自检校直接线性变换模型的检查点点位中误差最小，而且利用少量的地面控制点就能得到稳定的解算结果。(4)在选择某一种方法进行林区高分辨率遥感影像几何校正的时候,应该综合考虑精度、算法复杂性、对已知数据的要求等多种因素。(5)对于林区高空间分辨率遥感影像的几何精校正,改进多项式模型精度较高、计算量较小、对控制点的数量和空间分布要求低,是一种较好的近似几何校正算法。(6)林区高分辨遥感影像变形受地形影响较大，几何校正时应充分考虑地形因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 高分辨率遥感卫星技术的快速发展
• 1.1.2 高分辨率遥感影像在我国林业领域的广泛应用
• 1.1.3 高分辨率遥感影像几何精校正的诸多限制因素
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 2 遥感影像几何精校正原理与模型
• 2.1 线阵推扫式影像几何特性与坐标系定义
• 2.1.1 线阵推扫式影像几何特性
• 2.1.2 线阵推扫式影像坐标系定义
• 2.2 线阵推扫式影像几何精校正原理
• 2.3 高分辨率遥感影像几何校正模型
• 2.3.1 高分辨率遥感影像严格物理校正模型
• 2.3.2 高分辨率遥感影像通用几何校正模型
• 2.4 本章小结
• 3 CCD 影像通用几何校正模型解算
• 3.1 基于多项式的校正模型
• 3.1.1 一般多项式校正模型
• 3.1.2 改进多项式校正模型
• 3.2 基于直接线性变换的校正模型
• 3.2.1 一般直接线性变换模型
• 3.2.2 扩展的直接线性变换模型
• 3.2.3 自检校的直接线性变换模型
• 3.3 基于有理函数的校正模型
• 3.3.1 有理函数模型的引入
• 3.3.2 有理函数模型的定义
• 3.3.3 有理函数模型的解算
• 3.3.4 有理函数答解过程中相关性的克服
• 3.3.5 有理函数模型讨论
• 3.3.6 有理函数的特性
• 3.4 严格仿射变换模型
• 3.4.1 仿射变换投影理论
• 3.4.2 平行投影成像几何关系
• 3.4.3 透视投影与平行投影的转换
• 3.4.4 严格仿射变换模型的解算
• 3.5 本章小结
• 4 深圳市区高分辨率遥感影像几何精校正实验
• 4.1 研究区域概况
• 4.2 QuickBird 卫星系统介绍
• 4.2.1 QuickBird 传感器基本参数
• 4.2.2 QuickBird 产品级别
• 4.2.3 影像及相关数据介绍
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 多项式模型几何精校正结果及分析
• 4.3.2 直接线性变换模型几何精校正结果分析
• 4.3.3 有理函数模型几何精校正结果及分析
• 4.3.4 严格仿射变换校正模型校正结果及分析
• 4.3.5 各个几何精校正模型校正结果对比分析
• 4.4 本章小结
• 5 控制点选取方案及影像变形规律研究
• 5.1 地面控制点数量对几何精校正精度的影响
• 5.1.1 各个模型测试结果
• 5.2 地面控制点精度对几何精校正精度的影响
• 5.3 高分辨率遥感影像变形规律研究
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录