基于多几何特征商空间的控制数据选优定权方法研究

The geometric processing of multi-source remote sensing data using control data of different scale and different accuracy is an important research direction of multi-platform system for earth observation. In the existing block bundle adjustment methods, as the controlling information in the adjustment system, the approach using single observation scale and precision is unable to screen out the control information and to give reasonable and effective corresponding weights, which reduces the convergence and adjustment reliability of the results. Referring to the relevant theory and technology of quotient space, in this project, several subjects are researched. Multi-layer quotient space of multi-geometric features is constructed to describe and filter control data. Normalized granularity merging mechanism of multi-layer control information is studied and based on the normalized scale factor, the strategy to optimize the weight selection of control data which is less relevant to the adjustment system can be realized. At the same time, geometric positioning experiment is conducted using multi-source remote sensing data, aerial images and multiclass control data to verify the theoretical research results. This research is expected to break through the cliché of the single scale and single accuracy control data in the adjustment process and expand the theory and technology of photogrammetry. Thus the problem to process multi-source remote sensing data will be solved both theoretically and practically.

利用不同尺度与精度的控制数据进行多源遥感卫星数据几何处理是当前空天地多平台对地观测技术的重要研究方向。现有的区域网平差方法中，多源控制数据作为控制信息纳入平差系统时，单一的尺度与精度观察评估方法无法筛选出合理有效的控制信息并给定与其自身对应的权值，从而降低平差结果的收敛性和可靠性。本项目提出引入商空间的相关理论与技术，构建不同层次的多几何特征商空间用于描述和筛选控制数据，研究多层次控制信息尺度归一化粒度合并机制，从而根据归一化尺度因子确定平差过程中的权值，实现与平差系统相关性较低的控制数据选优定权策略。同时，利用多源遥感卫星数据、部分航空影像数据与多类控制数据进行几何定位实验，验证本项目的理论研究成果。该研究可望突破带权区域网平差中单一尺度与等精度运用控制数据的传统思路，丰富与发展摄影测量的理论与技术，从理论和工程实践两方面提供解决多源遥感数据联合区域网平差问题的途径。

区域网平差的通常处理方法中，多元控制数据的结构复杂及精度不一，会严重影响控制数据之间关联特性的解算。基于多特征商空间的多元控制信息选优定权方法，能够改善平差系统的几何观测结构，增加观测值冗余度，使结果更加可靠。本项目研究了多源控制信息的特征商空间划分方法，以特征点、特征线、特征面作为粗信息粒度划分标准，以方向路径作为精信息粒度划分标准，建立多源控制信息的多层次特征商空间；构建同一地理空间中以几何拓扑结构为基础的商空间映射关系模型，引入“点在线上，线经过面”的几何约束，从而在观测值冗余平差过程中实现数据集的映射关系；此外，根据粒度合成理论将所得到的多层次特征商空间合并起来，根据尺度归一化计算模型，在物方框架下进行精度评价，实现多源控制信息的选优定权。本项目基于多几何特征商空间的控制数据选优定权方法，利用多源卫星影像数据进行了几何定位实验分析，另一方面，将粗差处理方法扩展到了航天器定位定姿领域，成果预期论证小卫星在轨智能处理的相关技术与算法可靠性，为国家研制新型在轨服务小卫星系统提供技术支撑。