亚米级光学卫星平台震颤分析与数据处理方法研究

High resolution optical imaging satellite is one of the important research domains of High Resolution Earth Observation System in China. In the next decade, a series of sub-meter optical imaging satellites (the spatial resolution is less than 1 meter ) will be launched, of which the highest resolution even can reach around 0.1 meter. However, higher spatial resolution does not mean better geometric accuracy. As the spatial resolution is improved, the satellite platform jittering will dramatically decrease the internal geometric accuracy of the image. To deal with this problem, this project mainly focuses on (1) platform jittering detection and analysis based on high accuracy geometric calibration field, (2) satellite platform jittering observation data processing, (3) high accuracy geometric processing for sub-meter optical satellite imagery in consideration of platform jittering. The objective of this research is to resolve the key problems of platform jittering detection, analysis, measurement and processing, and lay the theoretical and methodological foundation for sub-meter optical imaging satellite data geometric processing.

高分辨率光学卫星是我国高分辨率对地观测系统发展的重要研究领域之一，未来十年我国将发射数颗空间分辨率优于1米的光学卫星（简称亚米级光学卫星），最高空间分辨率甚至可以达到0.1米左右。但是，更高的空间分辨率并不意味着具有更高的几何精度，空间分辨率的提高反而使得卫星平台震颤对影像内部几何精度的影响更加显著，本项目针对此问题重点研究：（1）基于高精度几何定标场的平台震颤检测与分析方法；（2）卫星平台震颤测量数据处理方法；（3）顾及平台震颤的影像高精度几何处理方法。通过本项目的研究，拟解决亚米级光学卫星平台震颤的检测、分析、测量与处理的关键问题，为亚米级光学卫星的高精度几何处理奠定理论与方法基础。

本项目紧密围绕亚米级光学卫星平台震颤分析与处理方法的关键问题和核心算法展开研究，分析了平台震颤对遥感影像几何精度影响机理，提出基于几何定标场的平台震颤检测与分析方法、光学遥感卫星震颤测量系统时变系统误差地面建模补偿方法、基于双向卡尔曼滤波的卫星平台震颤测量系统数据融合方法和基于稳态重成像的光学卫星遥感影像平台震颤几何畸变校正，形成了一套亚米级光学卫星平台震颤分析与数据处理的方法体系，有效解决了平台震颤引起的遥感影像几何精度下降问题。研究成果成功应用于资源、高分和遥感系列多颗光学卫星地面数据处理系统中，有效提升了国产光学遥感影像产品的几何精度。成果发表期刊论文20篇，其中SCI期刊论文9篇；出版《高分辨率光学卫星遥感影像高精度几何处理与应用》专著一部，专著《高分辨率光学卫星遥感影像平台震颤分析与精确处理方法》将于2018年3月出版；申请发明专利8项，其中授权发明专利5项；申请软件著作权5项；获2016年湖北省技术发明一等奖和2016年测绘科技进步特等奖。培养博士研究生4人，硕士研究生2人。