基于深空对地观测的半球影像几何校正方法研究

发布时间：2020-07-03 21:43

【摘要】：地球长期自然演化和人类活动形成的全球变化和宏观地球科学现象正成为各国和科技界日益关注的方向之一。目前传统的星—机—地遥感平台对地观测技术存在观测周期长、观测角度小等局限,导致难以满足全球变化科学问题全球尺度观测能力的需求。针对该局限,郭华东院士提出了月基平台对地观测技术的新思想,月球基地成为对地全球变化监测的理想平台,可实现大尺度的、瞬时的全球变化监测,有利于宏观地球科学现象的研究。星球尺度遥感影像的几何校正是深空对地观测亟待研究的重要问题之一。以月基为例的深空对地观测星球尺度遥感影像,受到超远距离、地球曲率、地形起伏等各因素的影响,导致遥感影像严重的几何畸变;此外,遥感影像大部分被海、云覆盖,地面控制点的数量少且分布不均使得传统卫星遥感影像几何校正方法无法满足深空对地观测半球影像的几何校正需求。本研究致力于解决在控制点数量少且分布不均的情况下半球影像几何校正问题,以月基对地观测为例,开展超远距离对地观测半球遥感影像的几何校正方法研究,主要研究内容包括:1)分析了月基对地半球影像几何畸变的影响因素与影像特征;2)建立了适用于月基影像表达的投影极坐标系;3)提出了一种投影极坐标几何校正模型进行半球影像几何校正的方法。通过两组模拟实验开展了投影极坐标几何校正模型与一般多项式模型对控制点数量与控制点分布情况的依赖性研究。结果表明:1)所提出的投影极坐标系能够有效的表达半球影像,能够更好的保持月基平台对地观测影像的原始信息;2)投影极坐标几何校正模型可解决月基对地观测遥感影像地球模型和地球曲率引起的几何畸变问题;3)能够利用少量的且不均匀的控制点进行较准确的地理编码,从而提高月基对地观测星球尺度遥感影像几何精度。该研究推动了月基对地观测科学研究工作的进展,为后续月基遥感影像的信息识别、解译、分析提供技术保障。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P237
【图文】：

模拟影像,遥感,几何校正

用成像模型在校正处理中被广泛应用，其几何校正精度与所采用控制点的数量、逡逑精度、分布以及实际地形相关ｌ４Ｑ，４ＩＪ。逡逑几何校正的具体步骤如图１．１所示：①考虑成像特点与辅助数据选择恰当逡逑的几何校正模型；②计算模型参数，可根据卫星轨道参数与外方位元素或者地逡逑面控制点数据求取；③重采样，选择合适方法进行内插。几何校正的基本任务逡逑是实现变形图像和校正后图像间的几何变换，其中校正模型表达了图像坐标和逡逑地图（或参考图像）坐标间的数学关系，因此，校正模型的选择及其参数确定是逡逑■Ｉ逡逑高精度遥感图像几何处理的核心内容。逡逑Ｉ邋／成像参数／￥／控制点对／！逡逑逦邋Ｌ邋—－ｊ－－－－－－逦邋逦逡逑／原始／逦确定几何＿＾求取校正逦／校正后／逡逑／图像／逦１校正模型１模型参数｜逡逑图ｉ．ｉ遥感图像几何校正处理过程逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ｒｅｍｏｔｅ邋ｓｅｎｓｉｎｇ邋ｉｍａｇｅ邋ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ邋ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ逡逑遥感影像几何校正的关键步骤是地面控制点的选取，地面控制点位置精度逡逑越高，相应的校正精度就越高；控制点分布多的地域校正精度较高，而控制点逡逑分布少的地域校正精度较差［４２］。对于大尺度遥感影像几何校正时控制点分布不逡逑均与控制点稀疏问题，ＨａｍｍａｄＡｋｂａｒａｎｄＡＮ－ＭｉｎｇＷｕ、袁修孝等、刘江等分逡逑别在缺少地面控制点的条件下对遥感影像几何校正方法进行了深入研宄１４３４６］。逡逑对于月基对地观测遥感影像如图１．２所示

示意图,示意图,月球,地球

图像的几何畸变［６２］。产生畸变的图像给定量感数据接收后需要对图像进行几何校正以，达到遥感影像的应用价值。在月基对地想状态下，仅系统考虑地球模型、地球曲律逡逑一的天然卫星，月球的自转周期等于它绕秒，月球总是有一面一直朝向地球，能满可变视角的快速观测，可对全球实现大尺球唯一天然卫星月球得天独厚的条件，旨，在月球基地上布设探测器以进行对地球

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