[发明专利]一种全球数字高程模型约束的影像区域网平差方法

说明书

本发明公开了一种全球数字高程模型约束的影像区域网平差方法，首先构建立体影像平差区域网，布设密集连接点。随后获取测区内全球数字高程模型数据，将测区划分为平地、丘陵和山地三种地形区域，设置利用全球数字高程模型数据针对平差计算获得的不同地形区域内连接点对应地面点高程值改正数的约束规则；最后开展区域网平差计算，在每次迭代计算时均利用该约束规则对连接点对应地面点的高程值改正数进行约束，直至平差结束，并根据平差结果为每张影像生成新的成像几何模型参数文件。本发明通过在不同地形区域采用不同规则使用全球数字高程模型对区域网平差进行高程约束，实现无地面控制条件下卫星遥感影像高程精度的大幅度提升。

技术领域

本发明涉及摄影测量技术领域，尤其涉及一种全球数字高程模型约束的影像区域网平差方法。

背景技术

数字高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。目前，通过互联网可以公开免费获取的全球范围数字高程模型产品主要包括：①SRTM-DEM(全称Space Shuttle Radar Topography Mission)：由美国太空总署等制作并免费提供，其数据覆盖范围为北纬60°到南纬56°之间的所有陆地区域，占地球陆地表面的80％，全球最高分辨率为30米，官方标称高程中误差10米。②ASTER GDEM(全称Advanced SpaceborneThermal Emission and Reflection Radiometer Global Digital Elevation Model)：由美国NASA和日本联合制作并免费提供，其数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域，占地球陆地表面的99％，全球最高空间分辨率为30米，官方标称高程中误差12米。③ALOS World 3D-30m(全称ALOS Global Digital Surface ModelALOS World 3D-30m(AW3D30))：由日本航空航天勘探局制作并免费提供，数据覆盖全球所有陆地区域，全球最高分辨率为5米，目前可免费获取的最高空间分辨率为30米，官方标称高程中误差3米。根据大量学者研究表明，经过多年来不断编辑和更新，前述各种免费全球数字高程模型产品的高程精度一般要高于其官方标称精度，且高程精度与地形类型存在较强的相关性，在高程起伏较小的平坦地区其高程精度极高，如ALOS World 3D-30m和SRTM-DEM在平地地形区域的高程中误差甚至可以优于2～5米，完全可以满足我国1:5万比例尺立体测图的高程精度要求。

在无地面控制条件下，提升国产卫星影像几何精度(尤其是高程精度)，使得国产卫星影像能够满足1:50000甚至更大比例尺测图精度要求，一直是当前国产卫星追求的理想目标。大量机构和学者的研究表明，在无地面控制条件下主要的国产遥感卫星(如资源三号系列卫星、天绘一号系列卫星)影像的平面中误差一般为8～25米，可以满足我国1:50000比例尺测图的平面精度要求(注：我国1:5万测图平面精度要求在平地和丘陵为25米、山地和高山地为37.5米)；影像高程中误差一般为6～15米，达不到1:50000比例尺测图的高程精度要求(注：1:5万测图高程精度要求在平地、丘陵、山地、高山地分别为3米、5米、8米、14米)。因此高程精度是制约国产卫星影像满足1:5万比例尺测图精度的关键因素，如何充分利用丰富且免费的全球数字高程模型数据资源，在不再借助其他地面控制资料条件下，通过区域网平差方法实现卫星影像高程精度的较大幅度提升并满足1:50000甚至更大比例尺的测图要求，这对基于国产卫星的全球1:50000比例尺测图以及国内控制获取困难地区的高精度测图都拥有非常重要的实际意义和研究价值。