吉林一號寬幅01星寬幅相機在軌幾何定標(biāo)及精度驗證

武紅宇，白 楊，王靈麗，張 雷，王 棟，巴倩倩，賈 益，鐘 興

（長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司，吉林 長春 130000）

1 引 言

2020年1月15日，吉 林 一 號 寬 幅01星（Ji‐lin1-KF01A）在太原衛(wèi)星發(fā)射中心通過長征二號丁運載火箭成功發(fā)射。Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機采用大口徑、大視場、長焦距的離軸三反式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，可獲取全色分辨率0.75 m、多光譜分辨率3 m、幅寬優(yōu)于136 km的推掃影像，是全球目前幅寬最大的亞米級光學(xué)遙感衛(wèi)星，具有高分辨率、超大幅寬、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c。Ji‐lin1-KF01A的成功發(fā)射標(biāo)志著我國民用商業(yè)衛(wèi)星的飛躍，對大范圍地球觀測具有獨特優(yōu)勢。

高精度幾何定位是發(fā)揮高分辨率衛(wèi)星性能和價值的基礎(chǔ)［1］，在軌幾何定標(biāo)是提升高分辨率遙感衛(wèi)星幾何性能的重要環(huán)節(jié)，同時也是衛(wèi)星幾何校正處理的必要步驟［2］。Jilin1-KF01A發(fā)射前對星上載荷進(jìn)行了嚴(yán)格的實驗室檢校，線陣相機二維高精度內(nèi)方位元素標(biāo)定方法已將重投影誤差提升至0.34 pixel［3］，但是由于衛(wèi)星發(fā)射及衛(wèi)星入軌后環(huán)境等因素的影響，星上測量器件的狀態(tài)發(fā)生了改變，使得實驗室檢校參數(shù)無法表征衛(wèi)星在軌的真實狀態(tài)，從而導(dǎo)致光學(xué)影像的幾何定位精度下降。因此，通過攝影測量方法對成像系統(tǒng)的內(nèi)外方位元素進(jìn)行精確標(biāo)定，從而為影像幾何處理提供精確的幾何成像參數(shù)是光學(xué)遙感影像高精度幾何處理的關(guān)鍵［1］。

歐美航天強國積累了豐富的在軌幾何定標(biāo)經(jīng)驗，法國SPOT衛(wèi)星經(jīng)過在軌幾何定標(biāo)后的無控定位精度達(dá)到了50 m［4］，美國IKONOS衛(wèi)星經(jīng)過在軌幾何定標(biāo)后的無控定位精度達(dá)到了12 m［5］，Geoeye-1以 及WorldView-1-3的 無控 定位精度均優(yōu)于4 m［6-8］。國內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，但在國家“高分專項”等項目的支持下，我國遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。楊博等針對資源一號02C衛(wèi)星全色相機進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)，其無控定位精度從定標(biāo)前的1 500 m提升到了定標(biāo)后的100 m左右［8］。蔣永華等針對我國第一顆民用測繪衛(wèi)星資源三號進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)，定標(biāo)后其無控定位精度優(yōu)于20 m［10］。王密等對高分四號靜止軌道衛(wèi)星進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)，經(jīng)過幾何定標(biāo)后可見光近紅外傳感器與中紅外傳感器的內(nèi)部畸變在沿軌與垂軌方向上均穩(wěn)定優(yōu)于1個像元［11］。王密等對高分五號可見短波紅外高光譜影像進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)，定標(biāo)后其無控定位精度提升到了60 m，內(nèi)部精度優(yōu)于0.5像元，波段配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.3像元［12］。王密等對高分六號寬幅相機進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)及精度驗證，結(jié)果表明其絕對定位精度在3像元左右，內(nèi)部幾何精度能穩(wěn)定在1像元，譜段間配準(zhǔn)精度在0.3像元以內(nèi)［13］。

Jilin1-KF01A的亞米級寬幅相機的焦平面采用超多片線陣TDI CCD機械交錯拼接，成像幅寬達(dá)到了136 km，TDI CCD品字型偏視場設(shè)計使得相機對地成像時同一時間獲取的超多片影像不共線，相鄰TDI CCD間獲取的相同地物的影像具有一定的時間差，并且是在衛(wèi)星處于不同位置、時間、姿態(tài)及視角下獲取的，因此上述在軌幾何定標(biāo)方法難以直接應(yīng)用。本文在現(xiàn)有幾何定標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機的成像特點，將探測器按單景影像23 km幅寬分為6組進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)，將定標(biāo)系數(shù)分解為內(nèi)方位元素定標(biāo)參數(shù)與外方位定標(biāo)參數(shù)，并結(jié)合大幅寬超多片探測器機械交錯拼接相機的成像特點，采用附帶片間幾何定位一致性約束的分步迭代法求解定標(biāo)系數(shù)，最后利用真實數(shù)據(jù)進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)實驗，驗證了方法的可行性。目前，定標(biāo)參數(shù)已實際應(yīng)用在Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機L1級標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)系統(tǒng)中。

2 在軌幾何定標(biāo)模型與方法

亞米級寬幅相機是Jilin1-KF01A上的主要載荷，表1列出了亞米級寬幅相機的具體信息。

表1 吉林一號寬幅01星寬幅相機的主要參數(shù)Tab.1 Main performance of wide-field-of-view camera on Jilin1-KF01A

2.1 亞米級寬幅相機在軌幾何定標(biāo)模型

Jilin1-KF01A采用線陣推掃方式成像，其嚴(yán)密成像幾何模型符合中心投影成像共線方程，因此以共線方程為基礎(chǔ)，依據(jù)光學(xué)衛(wèi)星推掃成像原理［14］，同時結(jié)合衛(wèi)星成像過程中的GPS測量數(shù)據(jù)、衛(wèi)星成像姿態(tài)測量數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)構(gòu)建了嚴(yán)密成像幾何模型，即：

其中：[Xs Ys Zs]tT是t時刻GPS相位中心在WGS84坐標(biāo)系下的位置矢量，是t時 刻J2000坐標(biāo)系到WGS84坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，(RJ2000body)t是t時刻衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到J2000坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，[Dx Dy Dz]T是GPS相位中心在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，[dx dy dz]T是相機坐標(biāo)系原點相對于衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的平移，是相機坐標(biāo)系到衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，[x-x0y-y0-f]T中(x y)T是當(dāng)前像點坐標(biāo)，(x0y0)T對應(yīng)的相機主點坐標(biāo)，f是相機主距。最后得到的[X Y Z]T是當(dāng)前像點坐標(biāo)(x y)T在WGS84坐標(biāo)系下的位置矢量。

推掃式光學(xué)衛(wèi)星在成像過程始終處于運動狀態(tài)，且Jilin1-KF01A的亞米級寬幅相機成像鏈路較為復(fù)雜，其中的幾何誤差種類多，主要包括相機安裝誤差、時間測量誤差、衛(wèi)星姿態(tài)觀測誤差、GPS觀測誤差、GPS偏心誤差、相機內(nèi)部畸變造成的像點誤差以及衛(wèi)星動態(tài)運動成像過程中引入的隨機誤差?，F(xiàn)有研究表明，這些誤差難以完全剝離，可將在軌幾何定標(biāo)分為外方位元素定標(biāo)和內(nèi)方位元素定標(biāo)［14］。在軌幾何定標(biāo)的目的是通過標(biāo)定成像模型中的系統(tǒng)誤差提升衛(wèi)星獲取影像數(shù)據(jù)的幾何定位精度。上述誤差中，姿態(tài)觀測誤差和GPS觀測誤差中既有系統(tǒng)誤差，如星敏觀測常角誤差，也有隨機誤差，如星敏觀測噪聲等。隨機誤差無法通過建立模型進(jìn)行消除，通?？刹捎酶呔葴y量器件來提高測量精度，各器件的時間測量誤差可通過GPS統(tǒng)一高精度授時來減小。Jilin1-KF01A配置了高精度的姿控系統(tǒng)，如表2所示，可有效降低成像過程中的隨機誤差。

表2 吉林一號寬幅01星高精度姿控系統(tǒng)信息Tab.2 Detailed information of high-precision attitude control system of Jilin1-KF01A

外方位元素定標(biāo)的本質(zhì)是建立設(shè)備安裝誤差和姿軌測量過程中系統(tǒng)誤差的補償模型。由公式（1）可以看出，GPS相關(guān)誤差所引起的幾何定位誤差為平移誤差，可等效為衛(wèi)星轉(zhuǎn)動微小角度引起的誤差，相機安裝誤差與姿態(tài)測量系統(tǒng)誤差具有等效性［15］，因此可構(gòu)建廣義安裝矩陣作為外方位元素定標(biāo)模型。與此同時，顧及衛(wèi)星成像是運動成像這一特性，應(yīng)在模型中考慮運動過程中的姿態(tài)漂移，因此采用顧及時間特性的偏置矩陣模型作為外方位元素定標(biāo)模型，即有：

內(nèi)方位元素定標(biāo)模型的本質(zhì)是恢復(fù)成像探元在衛(wèi)星坐標(biāo)系下的真實指向，因此可以采用探元指向角模型［16］來表達(dá)內(nèi)方位元素。探元指向角模型如圖1所示，即像元(x y f)T在相機坐標(biāo)系下的指向角可表示為(tanψxtanψy1)T，即：

圖1 探元指向角示意圖Fig.1 Schemetic diagram of detector direction angle

本文采用基于多項式的指向角模型，即利用多項式對相機內(nèi)各CCD上的各探元在相機坐標(biāo)系下的探元指向角(tanψxtanψy)進(jìn)行擬合，基于探元指向角模型及附帶顧及時間特性的偏置矩陣模型的亞米級寬幅相機的嚴(yán)密幾何模型如下：

2.2 亞米級寬幅相機在軌幾何定標(biāo)方法

Jilin1-KF01A的亞米級寬幅相機成像鏈路較為復(fù)雜，盡管可以通過內(nèi)外方位元素定標(biāo)分別補償相機內(nèi)外部的系統(tǒng)誤差，但是內(nèi)外方位元素間存在著強相關(guān)性，同時解算難以得到可靠的解算結(jié)果。因此，需采用內(nèi)外方位元素分步迭代的策略進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)參數(shù)解算，并且少量控制點難以取得高精度的幾何定標(biāo)結(jié)果。本文采用高精度密集匹配算法，將Jilin1-KF01A獲取的待定標(biāo)影像與定標(biāo)場的數(shù)字正射影像（Digital Ortho‐photo Map，DOM）和數(shù)字高程模型（Digital Ele‐vation Model，DEM）等控制數(shù)據(jù)進(jìn)行密集匹配，獲取分布均勻的密集控制點來增加定標(biāo)模型中觀測方程的數(shù)目，提升在軌幾何定標(biāo)參數(shù)的求解精度。

Jilin1-KF01A的亞米級寬幅相機采用超多片線陣TDI CCD機械交錯拼接，成像幅寬達(dá)到了136 km，全視場探測器拼接而成的單景數(shù)據(jù)量過大，不便于數(shù)據(jù)生產(chǎn)與處理，因此該相機傳感器校正產(chǎn)品在實際生產(chǎn)中按照23 km幅寬片分為6組，在軌幾何定標(biāo)也按照6組進(jìn)行。如表1所示，亞米級寬幅相機共包含5個譜段，其中紅、綠、藍(lán)、近紅外譜段具有相同的地面分辨率，因此針對每組內(nèi)全色譜段影像以控制數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)，獲得其內(nèi)外方位元素的定標(biāo)參數(shù)；全色與多光譜數(shù)據(jù)具有相同的安裝誤差和姿軌測量誤差的補償模型，因此針對多光譜譜段僅需要進(jìn)行內(nèi)方位元素定標(biāo)參數(shù)解算?？紤]到具有相同分辨率的多光譜影像間由于探測器在焦平面上的排布位置不同，對相同地物成像具有不同的成像視角及成像姿態(tài)，分別與控制數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對定標(biāo)難以獲得較高的譜段間配準(zhǔn)精度，因此選取藍(lán)譜段為基準(zhǔn)譜段與控制數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對定標(biāo)，其余多光譜譜段與基準(zhǔn)譜段進(jìn)行高精度密集匹配獲取控制點進(jìn)行內(nèi)方位定標(biāo)參數(shù)解算，實現(xiàn)基于基準(zhǔn)譜段的譜段間相對定標(biāo)。

Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機采用離軸三反式光學(xué)設(shè)計，探測器采用線陣TDI-CCD機械式交錯拼接。CCD品字型偏視場設(shè)計使得相機對地成像時同一時間獲取的影像不共線，如圖2所示，相鄰CCD間獲取相同地物P的影像P1與P2存在約0.6 s的時間差，即P1與P2為衛(wèi)星處于不同位置、時間、姿態(tài)及視角下拍攝獲取的P點的像。同時，相鄰CCD間搭接處在光學(xué)系統(tǒng)中具有不同的畸變系數(shù)，這極大地增加了相鄰CCD間影像的內(nèi)視場無縫拼接難度。為解決相鄰CCD間相同區(qū)域影像拼接錯縫的問題，本文在原有定標(biāo)模型的基礎(chǔ)上，引入附加片間幾何定位一致性約束條件進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)，即相鄰CCD在不同條件下獲取的同一區(qū)域影像應(yīng)具有一致的物方地理坐標(biāo)。通過將片間幾何定位一致性約束條件加入到在軌幾何定標(biāo)解算模型中，提升相鄰CCD間內(nèi)方位元素定標(biāo)系數(shù)的精度，從而實現(xiàn)相鄰CCD間影像的無縫拼接?；谠摷s束條件，需在定標(biāo)過程中對相鄰CCD間獲取的同一區(qū)域影像進(jìn)行密集匹配獲取CCD片間連接點，通過各自嚴(yán)密成像幾何模型解算連接點的地理坐標(biāo)。該地理坐標(biāo)為帶偏計算值，因此基于幾何一致性定位條件取作為物方地理坐標(biāo)參與定標(biāo)系數(shù)解算。

圖2 CCD搭接區(qū)域成像示意圖Fig.2 Schematic diagram of CCD overlapping area im‐aging

2.3 在軌幾何定標(biāo)流程

Jilin1-KF01A的亞米級寬幅相機的在軌幾何定標(biāo)流程如圖3所示。

圖3 寬幅01星寬幅相機定標(biāo)流程Fig.3 Flow chart of on-orbit geometric calibration of Ji‐lin1-KF01A WF camera

針對全色譜段和多光譜基準(zhǔn)譜段，采用附帶片間幾何定位一致性約束的分步迭代法，在軌幾何絕對定標(biāo)的具體步驟如下：

（1）利用實驗室?guī)缀味?biāo)系數(shù)構(gòu)建初始在軌幾何定標(biāo)模型；

（2）在影像中選取定標(biāo)區(qū)域，針對該區(qū)域通過圖像匹配算法對待定標(biāo)影像與控制數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度密集匹配，獲得均勻分布的N個控制點（控制點的WGS84地心直角坐標(biāo)為[Xi Yi Zi]T，對應(yīng)的像點坐標(biāo)為[(xLi yLi)，(xRi yRi)]T，i=1，2，3，…，N）；

（3）對定標(biāo)區(qū)域內(nèi)相鄰CCD拍攝的相同目標(biāo)區(qū)域通過圖像匹配算法進(jìn)行高精度密集匹配，獲得M個控制點（控制點的WGS84地心直角坐標(biāo)為[Xi Yi Zi]T，對應(yīng)的像點坐標(biāo)為[xi yi]T，i=1，2，3，…，M）；

（4）將式（4）恒等變換為：

（5）將當(dāng)前內(nèi)定標(biāo)系數(shù)視為“真值”，根據(jù)在軌幾何定標(biāo)模型對式（7）進(jìn)行線性化，建立誤差方程，求解外定標(biāo)系數(shù)[φuωuκuφvωv]T，并更新幾何定標(biāo)模型；

（6）將求得的外定標(biāo)系數(shù)視為“真值”，利用在軌幾何定標(biāo)模型對式（7）進(jìn)行線性化，建立誤差方程，求解內(nèi)定標(biāo)系數(shù)并更新幾何定標(biāo)模型；

（7）重復(fù)步驟（4）~（5），直至求解的內(nèi)外方位元素定標(biāo)系數(shù)趨于穩(wěn)定，停止迭代計算；

（8）利用計算得到的內(nèi)外方位元素定標(biāo)系數(shù)更新相機的幾何定位模型參數(shù)。

針對多光譜非基準(zhǔn)譜段，采用附帶片間幾何定位一致性約束的分步迭代法，在軌幾何相對定標(biāo)的具體步驟如下：

（1）構(gòu)建初始在軌幾何定標(biāo)模型；

（2）在影像中選取定標(biāo)區(qū)域，針對該區(qū)域通過圖像匹配算法對待定標(biāo)影像與基準(zhǔn)譜段數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度密集匹配，獲得均勻分布的N個控制點（控 制 點 的WGS84地 心直角坐標(biāo)為[Xi Yi Zi]T，對應(yīng)的像點坐標(biāo)為[(xLi yLi)，(xRi yRi)]T，i=1，2，3，…，N）；

（3）對定標(biāo)區(qū)域內(nèi)相鄰CCD拍攝的相同目標(biāo)區(qū)域通過圖像匹配算法進(jìn)行高精度密集匹配，獲得M個控制點（控制點的WGS84地心直角坐標(biāo)為[Xi Yi Zi]T，對應(yīng)的像點坐標(biāo)為[xi yi]T，i=1，2，3，…，M）；

（4）將基準(zhǔn)譜段求得的外定標(biāo)系數(shù)視為“真值”，利用在軌幾何定標(biāo)模型求解內(nèi)定標(biāo)系數(shù)，并更新幾何定標(biāo)模型；

（5）重復(fù)步驟（4），直至求解的內(nèi)方位元素定標(biāo)系數(shù)趨于穩(wěn)定，停止迭代計算；

（6）利用計算得到的內(nèi)方位元素定標(biāo)系數(shù)與基準(zhǔn)譜段的外方位元素定標(biāo)系數(shù)更新相機中對應(yīng)譜段的幾何定位模型參數(shù)。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 試驗數(shù)據(jù)

為了驗證本文定標(biāo)模型及方法的正確性，對Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機進(jìn)行在軌幾何定標(biāo)實驗，定標(biāo)數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 實驗數(shù)據(jù)示意圖Fig.4 Schematic diagram of experiment data

3.2 定標(biāo)結(jié)果及分析

依據(jù)前文描述的TDI CCD分組規(guī)則，對6組內(nèi)的各譜段數(shù)據(jù)按照本文提出的方法進(jìn)行了在軌幾何定標(biāo)。定標(biāo)后的幾何定位殘差如表3所示，多光譜譜段的譜段間配準(zhǔn)精度如表4所示。統(tǒng)計了全色譜段定標(biāo)前后的指向角差異，得到4片CCD的畸變?nèi)鐖D5所示，定標(biāo)前后相鄰CCD間的影像拼接如圖6所示。定標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果表明，原始相機參數(shù)中由于存在非線性的幾何畸變，相鄰CCD間的影像拼接存在嚴(yán)重錯位，無法滿足多片CCD影像高精度幾何拼接精度要求；經(jīng)過在軌幾何外方位元素定標(biāo)后，修正了幾何定標(biāo)模型中的設(shè)備安裝誤差，通過附帶片間幾何定位一致性約束的在軌內(nèi)方位元素定標(biāo)，有效消除了相機內(nèi)部的非線性畸變，各片CCD影像之間具有基本一致的幾何定位精度，實現(xiàn)了相鄰CCD片間的無縫拼接；與此同時，通過消除多光譜譜段間的幾何定位誤差，實現(xiàn)了譜段間的高精度匹配。

表4 定標(biāo)數(shù)據(jù)譜段間配準(zhǔn)精度Tab.4 Band-to-band registration accuracy of calibration images （pixel）

圖5 定標(biāo)前后全色譜段CCD1~CCD4內(nèi)部畸變曲線Fig.5 Internal distortion curves of panchromatic bands CCD1-CCD4 before and after calibration

圖6 定標(biāo)前后片間幾何拼接對比Fig.6 Comparison of geometric stitching before and after calibration

表3 在軌定標(biāo)殘差統(tǒng)計Tab.3 Statistics of on-orbit calibration residuals （pixel）

續(xù)表3 在軌定標(biāo)殘差統(tǒng)計Tab.3 Statistics of on-orbit calibration residuals （pixel）

3.3 幾何精度驗證

為了保證定標(biāo)參數(shù)結(jié)果的可靠性與適用性，需要對Jilin1-KF01A在軌運行期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何精度驗證。將在軌幾何定標(biāo)獲得的參數(shù)作為輸入進(jìn)行寬幅相機L1級標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)生產(chǎn)，本文隨機選取了10軌不同數(shù)據(jù)，用于Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機影像的無控定位精度及譜段間配準(zhǔn)精度測試，實驗數(shù)據(jù)分布在不同區(qū)域。利用實驗數(shù)據(jù)與參考影像自動密集匹配，獲得分布均勻的同名點，并統(tǒng)計每一景影像的同名點的定位結(jié)果作為無控定位精度。此外，針對實驗數(shù)據(jù)中多光譜影像的譜段間配準(zhǔn)精度，以藍(lán)譜段為基準(zhǔn)譜段，分別與綠譜段、紅譜段、近紅外譜段進(jìn)行自動密集匹配，獲得分布均勻的同名點，統(tǒng)計同名點在垂軌與沿軌方向的偏差，統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。

表5 無控定位精度及譜段間配準(zhǔn)精度Tab.5 Positioning accuracy without GCPs and band-to-band registration accuracy

在軌幾何定標(biāo)參數(shù)中不可避免地引入了一些定標(biāo)景數(shù)據(jù)的隨機誤差，衛(wèi)星不同軌成像獲取的數(shù)據(jù)中包含不同的隨機誤差，因此定標(biāo)系數(shù)中補償?shù)亩?biāo)數(shù)據(jù)隨機誤差和衛(wèi)星在其他時間獲取數(shù)據(jù)中的隨機誤差均會影響數(shù)據(jù)的幾何定位精度。在軌幾何定標(biāo)消除了成像模型中的系統(tǒng)

誤差，極大地提升了數(shù)據(jù)整體的無控定位精度，使用在軌幾何定標(biāo)參數(shù)后的數(shù)據(jù)無控定位精度優(yōu)于20 m（CE90），同時提升了譜段間的定位一致性，譜段間配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.3 pixel，消除了相鄰CCD間影像的拼接縫，實現(xiàn)了亞米級寬幅相機高精度幾何校正數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

續(xù)表5 無控定位精度及譜段間配準(zhǔn)精度Tab.5 Positioning accuracy without GCPs and band-to-band registration accuracy

將遙感影像數(shù)據(jù)用于高精度制圖時，需要通過控制點進(jìn)一步消除數(shù)據(jù)中的幾何定位誤差，因此，帶控定位精度決定了遙感影像數(shù)據(jù)能否用于高精度制圖。本文通過在吉林省長春市范家屯區(qū)域的43個高精度控制點（控制點精度優(yōu)于0.1 m），對該區(qū)域的5景Jilin1-KF01A寬幅相機L1級標(biāo)準(zhǔn)影像數(shù)據(jù)利用5個控制點進(jìn)行帶控幾何校正，并利用10個以上檢查點對帶控幾何校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行精度分析?？刂泣c分布如圖7所示，統(tǒng)計檢查點的幾何定位誤差，帶控幾何精度統(tǒng)計結(jié)果如表6所示。實驗結(jié)果表明，Ji‐lin1-KF01A寬幅相機利用在軌幾何定標(biāo)系數(shù)生產(chǎn)的L1級標(biāo)準(zhǔn)影像產(chǎn)品的帶控精度優(yōu)于2 m，滿足1∶10 000的制圖需求。

圖7 控制點分布圖Fig.7 Distribution map of control points

表6 帶控定位精度統(tǒng)計表Tab.6 The statistics of positioning accuracy with GCPs

4 結(jié) 論

本文基于Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機大口徑、大視場、長焦距、離軸三反式光學(xué)系統(tǒng)以及探測器采用超多片TDI CCD機械交錯拼接的特點，提出了基于探元指向角模型附帶片間幾何定位一致性約束的在軌幾何定標(biāo)方法。該方法采用外定標(biāo)元素與內(nèi)定標(biāo)元素分步循環(huán)求解的策略，針對全色及多光譜基準(zhǔn)譜段利用DOM與DEM進(jìn)行了絕對定標(biāo)試驗，對多光譜非基準(zhǔn)譜段利用已經(jīng)定標(biāo)后的多光譜基準(zhǔn)譜段進(jìn)行了相對定標(biāo)試驗，并對定標(biāo)后影像的幾何精度進(jìn)行了分析和驗證。實驗結(jié)果表明，本文使用的定標(biāo)方法及定標(biāo)模型合理有效，能顯著提升Jilin1-KF01A亞米級寬幅相機的無控定位精度，定標(biāo)后無控定位精度優(yōu)于20 m（CE90），定標(biāo)內(nèi)定標(biāo)精度優(yōu)于0.3像元，多光譜譜段間配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.3像元，實現(xiàn)了超多片TDI CCD機械式拼接的無縫拼接影像生成，稀疏帶控精度優(yōu)于2 m，可滿足1∶10 000的制圖需求。