基于星载激光测高数据与双线阵影像关联技术的光束法联合平差

The height accuracy is hard to meet the requirements of the large scale mapping satellite without ground control points. According to the architecture of double linear array camera and laser altimeter, we will study the main techniques and methods to improve the height accuracy involved in the whole process of laser altimeter supported satellite photogrammetry based on the simulation data. We try to made great effort to break through the key techniques of full waveform data analysis and processing that can improve the precision of laser ranging, the technology of footprints screening based on the Gauss decomposition that improves the precision and reliability of combined adjustment, the technology of footprints image matching with linear array image to improve the registration precision of the laser altimeter data and linear array image, and the technology of combined bundle adjustment based on height control conditions with attitude constraints. These breakthroughs will certainly lay a solid foundation for the engineering practice of large scale mapping satellite for our country.

针对无地面控制大比例尺测绘卫星高程精度难以达到测图要求的问题，运用“双线阵相机+激光测高仪”模式，依托近似“真实”的仿真实验数据，采用对比实验验证方法，研究激光测高仪辅助卫星摄影测量全流程数据处理过程中涉及的能够提升高程精度的主要技术与方法。突破提高激光测距精度的全波形数据分析与处理技术、提高联合平差精度与可靠性的基于高斯分解的足印筛选技术、提高激光测高数据与线阵影像配准精度的足印影像与线阵影像匹配技术、以及附加姿态约束的基于高程控制条件的光束法联合平差技术，从而为我国大比例尺测绘卫星的工程实践奠定坚实的基础。

摄影测量是获取高效且具现势性的地理空间信息的主要手段。随着我国全球战略特别是 “一带一路”国家战略的实施，全球地理信息资源的建设与维护更新迫在眉睫。目前，我国已经完成境内1：5万基础地理数据产品的全覆盖和动态更新，1：1万及更大比例尺的数据资源也在不断丰富，全球测图后续的主要工作是全面推进境外测图。但是非合作模式的境外测图面临二大难点，一是无法实施航空摄影测量，必须依靠航天摄影测量；二是无法实地测量地面控制点，只能采用空中控制摄影测量。因此“空中控制航天摄影测量”便成为实现全球测图的唯一途径。.本课题针对测绘卫星高程精度难以达到中大比例尺测图要求的问题，系统深入地开展了“激光测高仪辅助卫星摄影测量”的关键技术研究，主要包括激光足印全波形数据的分解、激光足印地形参数的自动提取、激光足印的自动筛选、足印面阵影像与测绘相机线阵影像的定点匹配以及激光测高数据与线阵影像的联合平差等。通过仿真模拟数据对比实验，提出了基于改进LM波形分解的足印地形参数提取方法，在此基础上首次建立了基于全波形数据的激光足印自动筛选准则，即单波形的坡度准则以及双波形的占比准则；突破了异源/异构影像的定点匹配技术，运用以单应矩阵为约束条件的DAISY算子实现了足印影像与线阵影像精确与稳健的定点匹配；在充分实验对比高程、距离以及空间点位约束条件的基础上，提出了基于距离约束条件的激光测距数据与线阵影像数据的联合平差方案；从而为我国大比例尺测绘卫星的工程实践奠定了坚实的基础，为“双线阵立体相机+激光测高仪”体制的测绘卫星（如GF-7、TH-X）数据处理提供了新的技术途径与全流程解决方案。