龚健雅

龚健雅测绘遥感信息工程国家重点实验室（武汉大学）高分辨率遥感影像定标方法2主要内容一、背景二、辐射定标三、几何定标四、结论一、背景高分辨率对地观测系统（天基系统）（近空间系统）（空基系统）对地观测数据获取平台系统对地观测数据接收站网系统共享网综合应用系统试验保障设施政策与组织管理措施遥感影像处理系统数据接收系统数据预处理系统辐射定标辐射处理1级产品几何定标几何处理2级产品遥感应用系统高分定标场建设总体规划几何定标场辐射定标场SAR定标场建立常态化定标技术保障体系,实现每年1-2次自动化、常态化定标二、辐射定标辐射定标概念建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标绝对定标实验室定标机上和星上定标场地定标交叉定标场地定标第9页敦煌辐射定标场嵩山定标场同步观测辐亮值与大气参数GF-1WFV相机辐射交叉定标—以Landsat8OLI为参考高分遥感影像的交叉定标GF-1WFV宽幅相机的基本特征一天内的数据覆盖范围（2013-12-4）分辨率16米，幅宽800公里GF-1WFVLandsat8OLI波段(µm)Blue0.45-0.520.45-0.52Green0.52-0.590.53-0.60Red0.63-0.690.63-0.68Nir0.77-0.890.85-0.89空间分辨率(m)1630辐射分辨率(bits)1012幅宽(km)800180重访周期(days)416GF-1WFV宽幅相机的基本特征参数设置及与Landsat-8比较WFV宽幅相机的基本特征光谱相应函数与Landsat-8比较GF-1WFV与Landsat8OLI同步影像DateSensorProductIDTime(GMT)Sunelevation(°)Calibration2013-9-30GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000091876LC81180282:43:062:22:5441.0639.472013-11-11GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000110009LC81240303:23:413:00:3829.8628.072013-12-12GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000131355LC81330344:29:273:57:4128.8227.132014-1-7GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000147077LC81390385:10:434:36:0633.5531.712014-1-28GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000158815LC81420385:27:084:54:2637.1734.83Validation2013-7-23GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000057293LC81150272:29:422:04:0260.9158.712013-9-30GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000091878LC81180302:44:012:23:4144.1341.912013-11-11GF-1WFV3Landsat8OLIL1A0000110010LC81240303:23:133:00:3828.2828.07过境时间相差30minOLI和WFV的成像机制比较针对倾斜观测特征的WFV辐射定标-以Landsat8OLI为参考针对倾斜观测特征的WFV辐射定标-以Landsat8OLI为参考问题一：倾斜观测比星下点观测大气程辐射大10~30%问题二：倾斜观测比星下点观测方向性散射影响大（非朗伯体）问题三:两个传感器对于不同地物的响应差异解决方案：USGS光谱库的最佳匹配实测光谱，计算光谱响应函数校正因子针对倾斜观测特征的WFV辐射定标-以Landsat8OLI为参考000000()()()()()()/()()()()rrEssdEssdQEEssdEssdWFVOLI针对倾斜观测特征的WFV辐射定标-以Landsat8OLI为参考问题四:如何选取均一定标点，最大限度减小噪声LgainDNoffset2cosdLEs00()()()EssdEssd000000()()()()()()/()()()()rrEssdEssdQEEssdEssd主要定标公式针对倾斜观测特征的WFV辐射定标-以Landsat8OLI为参考基本流程SensorBandImage-basedRTMRTMwithBRDFOfficialGainOffsetGainOffsetGainOffsetGainWFV1Blue0.1564-0.51260.16307.50150.18922.54420.2004Green0.1452-6.15330.15510.09900.1771-1.38180.1648Red0.1190-1.81380.12542.45430.13963.05440.1243Nir0.1471-4.34310.1380-2.08080.15102.63350.1563WFV2Blue0.1940-6.95790.2012-7.51610.2129-6.59390.1733Green0.1590-8.42300.1710-8.07540.1795-7.63580.1383Red0.1292-5.85430.1386-5.07870.1434-2.94770.1122Nir0.1690-12.43370.1647-10.28540.1665-8.64760.1391WFV3Blue0.1842-1.52700.1905-3.31880.1979-5.02740.1745Green0.15700.87600.1745-0.19680.1791-1.30560.1514Red0.1398-0.32680.14910.33790.1520-0.08480.1257Nir0.1540-2.27830.1567-2.47740.1572-2.11950.1462WFV4Blue0.1892-3.69020.1866-3.17950.1709-0.27500.1713Green0.1772-6.32970.1861-5.83070.1663-3.09480.1600Red0.1554-3.58390.1620-2.92340.1471-2.55560.1497Nir0.1745-8.67630.1702-7.17910.1634-11.14820.1435推荐定标系数针对倾斜观测特征的WFV辐射定标NDVI与官方定标结果的比较辐射定标精度验证-基于NDVI产品NDVI与官方定标结果的比较辐射定标精度验证-基于NDVI产品三、几何定标光学卫星遥感影像的几何定标SAR卫星遥感影像的几何定标几何定标处理基础轨道运行方向扫描线方向O1OkOnccco1okPnpnpkp1xnxkx1l1lklnon几何处理的基本方程848420002000GPSxGPSyGPSzWGSXXDxWGSJbodyYYRRDmRyJbodycameraZZDf定轨定姿定标高精度几何定位和几何处理光学遥感卫星系统误差检校：精确视线地面控制点透视中心误差视线直接定位点根据像点视线方向与精确视线方向之间的差异推算姿态角常差检校模型单景推扫影像试验两景国产资源一号02B影像2008年1月04日2009年6月29日影像大小为4096×12000像元左影像右影像控制点类型影像检查点最大误差(m)中误差(m)NE平面NE平面手工量测点左影像681839.041843.302603.811689.141805.712472.60右影像6813110.938341.2615539.4012681.538222.5615113.96自动匹配点左影像671825.831828.172583.771682.491802.172465.49右影像6713092.088335.2115520.312706.938217.4715132.51直接对地目标定位结果国产卫星遥感影像的自主对地目标定位精度明显偏低左影像右影像直接定位残差分布图根据影像自带的定向参数实施直接对地目标定位，其结果包含有明显的系统误差几何定标误差分析外部误差内部误差（影响CCD各探元在相机坐标系下的指向矢量）线元素（GPS偏心、GPS观测误差、时间同步误差）角元素（相机安装角、星敏观测误差）消除系统误差是几何定标的目的,系统误差源的分析是几何定标的依据传统的相机定标模型难以精确标定在轨成像系统参数复杂光学卫星成像系统几何定标模型焦面结构复杂多样：多片拼接非共线多谱段光学系统复杂设计：长焦距（10米）、窄视场（1度）、偏视场通用性差、参数众多，模型复杂参数之间高度相关、无法精确求解20002000()tan(())tan(())(,,)()1()ggpsxxcambodyJybodyJwgsggpsyggpszbodywgsXXtsBsRpitchrollyawRRXYtBXZtBcamEbodyXRI01230123(,,,,,,,)Xaxaxaxaxayayayay230123230123()()xysaxaxsaxsaxssayaysaysaysyx探元指向角综合指向角物理模型综合指向角模型提出通用的综合指向角在轨几何定标模型，解决了复杂光学传感器成像定标参数精确建模难题。'ggps'cambodyJ2000bodyJ2000wgsggpsggpsbodywgs()sin(,)()(,)cpszxfpfpXcpszyfpfpYZxdxsxyXXBydysxyRRRYYBBffZZoo复杂光学卫星成像系统几何定标模型高分辨率对地观测系统定标和综合试验场几何定标场建设建设具有国际先进水平、长期稳定可靠、开放的国家级航空航天遥感定标、校正的地面试验和检验场，满足高空间分辨、高时间分辨、高光谱分辨和高辐射精度的业务化定标与遥感产品检验要求，有效提高我国航空航天遥感数据的定量化应用水平。选址在该区域内有解放军信息工程大学生的野外实习基地，位于纸坊水库，有几幢三层楼房，生活设施齐全，用于整个嵩山摄影测量与遥感综合试验场的工作人员生活和工作场所。检校场参考数据位于河南省登封嵩山地区采用高精度航空摄影测量获得数字表面模型和数字正射影像1:2000,20cmGSD60kmX60km平面精度：1米(1sigma)高程精度：2米(1sigma)（112.8,34.6）（113.3,34.6）（113.3,34.2）（112.8,34.2）DOM高分辨率对地观测系统定标及综合试验研究航空试验场100平方公里在轨定标技术路线匹配模拟密集匹配点DEMDOM待定标影像格网匹配内定标基于影像模拟的单相机在轨几何定标基于密集点匹配的单相机在轨几何定标通过密集定标控制点匹配，解决单个控制点量测精度瓶颈问题。基于参考影像自然地物点的在轨几何定标方法和流程待定标影像控制场影像复杂光学卫星成像系统在轨几何定标方法利用中国嵩山国家高分辨率几何定标场，对我国高分辨率遥感卫星几何定标。中国-嵩山航天试验场（100km*100km）卫星影像（100km*100km）绝对精度优于0.3像元；复杂光学卫星成像系统在轨几何定标方法资源三号影像定标前像方残差沿推扫方向垂直推扫方向定标后像方残差沿推扫方向垂直推扫方向前后视平差（单位m）—洛阳前后视对定标前前后视定标