光學(xué)衛(wèi)星遙感影像的幾何定位精度取決于衛(wèi)星平臺(tái)硬件觀測(cè)精度及數(shù)據(jù)處理水平。自20世紀(jì)90年代起，隨著衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)、定姿、定軌及時(shí)間同步等技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)衛(wèi)星遙感影像的嚴(yán)密成像幾何模型精度的提高，光學(xué)衛(wèi)星的幾何定位和處理逐步擺脫了對(duì)大量地面控制點(diǎn)的依賴，向稀少地面控制發(fā)展?，F(xiàn)代衛(wèi)星平臺(tái)采用高精度定軌、定姿和時(shí)間測(cè)量器件，無地面控制幾何定位精度越來越高。2007年起發(fā)射的WorldView系列衛(wèi)星，其無地面控制定位精度達(dá)到3.5 m(CE90);2011年起發(fā)射的Pleiades系列及SPOT-6/7衛(wèi)星，其無地面控制定位精度達(dá)到10 m(CE90);2008年發(fā)射的GeoEye-1衛(wèi)星，其無地面控制定位精度更達(dá)到2.5 m(CE90)[1-2]?？梢?，當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)高分辨率光學(xué)衛(wèi)星的無地面控制精度已發(fā)展到2~3 m，使得未來高分辨率衛(wèi)星遙感影像應(yīng)用逐步擺脫地面控制點(diǎn)的限制，實(shí)現(xiàn)無地面控制的高精度幾何處理和應(yīng)用。

　　過去20年，我國(guó)高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星首先實(shí)現(xiàn)了從無到有的跨越式發(fā)展。“十一五”期間，我國(guó)發(fā)射了多顆軍民高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，軍用分辨率達(dá)到1 m，民用分辨率達(dá)到2.36 m，但是無地面控制幾何定位精度仍處于在數(shù)百米量級(jí)，與國(guó)外差1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，無法滿足立體測(cè)繪、目標(biāo)偵查、災(zāi)害預(yù)警等高精度應(yīng)用需求。而近5年來，隨著資源三號(hào)等測(cè)繪衛(wèi)星的成功發(fā)射應(yīng)用，我國(guó)衛(wèi)星攝影測(cè)量理論和技術(shù)得到了極大的提升?；诟呔茸塑?、時(shí)間測(cè)量技術(shù)和在軌幾何定標(biāo)技術(shù)，資源三號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星的單景無地面控制精度優(yōu)于15 m，內(nèi)部精度優(yōu)于1個(gè)像素[3]，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可支撐全球無地面控制測(cè)圖工程的實(shí)施，并逐漸完善了衛(wèi)星攝影測(cè)量高精度幾何處理的理論和方法。

　　針對(duì)高分辨率光學(xué)遙感影像無地面控制高精度幾何定位的關(guān)鍵問題，本文系統(tǒng)性地提出了完整的無地面控制精確處理理論與方法。本文方法以光學(xué)衛(wèi)星全鏈路誤差理論分析及定量建模為基礎(chǔ)，將影像產(chǎn)品定位誤差分解反饋于光學(xué)衛(wèi)星平臺(tái)指標(biāo)論證階段，指導(dǎo)高精度光學(xué)衛(wèi)星平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);并以最大限度地修正光學(xué)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)中存在的系統(tǒng)誤差和偶然誤差為目標(biāo)，針對(duì)幾何成像模型中存在的系統(tǒng)誤差、影像內(nèi)部畸變和影像間的拼接誤差、姿軌觀測(cè)偶然誤差，分別提出了基于探元指向角的在軌幾何定標(biāo)方法、基于虛擬CCD的穩(wěn)態(tài)重成像方法和基于虛擬控制點(diǎn)的大規(guī)模無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差方法。采用本文的理論方法，我國(guó)資源三號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星影像的無地面控制定位精度優(yōu)于5 m，全面優(yōu)于法國(guó)SPOT-5、日本ALOS和印度P5等衛(wèi)星，居國(guó)際同類衛(wèi)星領(lǐng)先水平。該項(xiàng)成果結(jié)束了我國(guó)遙感衛(wèi)星幾何精度不高，無法用于精確測(cè)圖的歷史，為全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和我國(guó)“走出去”的戰(zhàn)略實(shí)施奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　1 無地面控制幾何定位的理論與方法

　　1.1 無地面控制幾何定位模型

　　光學(xué)衛(wèi)星嚴(yán)密成像幾何模型以共線方程為基礎(chǔ)構(gòu)建。共線方程作為衛(wèi)星影像幾何處理的基本模型，其實(shí)質(zhì)為相機(jī)投影中心、像點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的物方點(diǎn)三點(diǎn)共線[4]，也可理解為在相機(jī)坐標(biāo)系下以成像投影中心為起點(diǎn)、像點(diǎn)為終點(diǎn)的像方矢量Vimage與在物方坐標(biāo)系下以投影中心為起點(diǎn)、像點(diǎn)對(duì)應(yīng)物方點(diǎn)為終點(diǎn)的物方矢量V 共線[5-6]，如圖 1所示。

　　圖 1 矢量共線圖

　　Fig. 1 Collinear vectors

　　高分辨率光學(xué)衛(wèi)星一般采用線陣CCD推掃成像方式獲取對(duì)地觀測(cè)影像。在每一成像時(shí)刻，衛(wèi)星僅獲取一行影像，隨衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)形成連續(xù)的條帶影像。每一掃描行影像是獨(dú)立成像，且均為中心投影成像，滿足投影成像共線方程。由此建立基本成像模型如式(1) 所示

　　(1)式中，x、y為像點(diǎn)在像方坐標(biāo)系下的坐標(biāo);x0、y0分別表示為像主點(diǎn)在焦平面x和y軸方向的偏移;Δx、Δy分別代表物鏡在焦平面x和y軸方向的畸變;λ為成像比例尺;

　　均為3×3的方陣，分別代表衛(wèi)星本體坐標(biāo)系到傳感器坐標(biāo)系、J2000坐標(biāo)系到衛(wèi)星本體坐標(biāo)系，以及WGS-84坐標(biāo)系到J2000坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，RBodycam通過實(shí)驗(yàn)室檢校及在軌幾何定標(biāo)獲得，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，RJ2000body(t)通過成像時(shí)刻t內(nèi)插姿態(tài)觀測(cè)四元數(shù)獲得，RWGS-84J2000(t)為WGS-84坐標(biāo)系到J2000坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣;(X, Y, Z)T為像點(diǎn)對(duì)應(yīng)地物點(diǎn)在物方坐標(biāo)系下的坐標(biāo)矢量;(XGPS, YGPS, ZGPS)T為GPS天線相位中心在WGS-84直角坐標(biāo)下的坐標(biāo)矢量，通過成像時(shí)刻t內(nèi)插GPS觀測(cè)值獲得;(Dx, Dy, Dz)bodyT與(dx, dy, dz)bodyT分別為GPS的偏心矢量與投影中心的偏移矢量。

　　在無地面控制條件下，嚴(yán)密成像幾何模型與地球橢球面模型相交，在高精度數(shù)字高程模型的支持下，進(jìn)行目標(biāo)幾何定位，橢球模型如式(2) 所示

　　(2)式中，A=ae+h;B=be+h;ae=637 8137.0 m和be=635 6752.3 m分別為WGS-84地球橢球的長(zhǎng)短半軸;h為觀測(cè)目標(biāo)的橢球高，在DEM數(shù)據(jù)的支持下，可通過地理坐標(biāo)內(nèi)插得到。

　　1.2 無地面控制幾何定位關(guān)鍵技術(shù)

　　1.2.1 天星地全鏈路誤差分析

　　高分辨率光學(xué)衛(wèi)星遙感影像無地面控制的幾何定位精度與成像各環(huán)節(jié)的觀測(cè)精度有關(guān)，成像鏈路的幾何誤差建模分析是高精度幾何定位處理的理論基礎(chǔ)。由上文所述嚴(yán)密幾何成像模型可知，影響因素包括衛(wèi)星姿態(tài)觀測(cè)精度、軌道觀測(cè)精度、時(shí)間同步精度、相機(jī)參數(shù)精度及觀測(cè)條件等。按測(cè)量誤差特性分類，高分辨率光學(xué)衛(wèi)星成像觀測(cè)誤差可分為粗差、系統(tǒng)誤差和偶然誤差[7]。粗差主要包含星上儀器觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理過程中由于差錯(cuò)得到的錯(cuò)誤值;系統(tǒng)誤差主要包含相機(jī)星敏安裝誤差、GPS相位中心與投影中心偏差、相機(jī)CCD形變、主點(diǎn)主距及物鏡畸變誤差;偶然誤差主要包含星敏姿態(tài)觀測(cè)、軌道觀測(cè)、星上時(shí)間同步及姿態(tài)高頻震顫的隨機(jī)誤差。針對(duì)光學(xué)衛(wèi)星定位多類誤差源對(duì)高精度處理的復(fù)雜影響，本文從理論分析與仿真試驗(yàn)出發(fā)，構(gòu)建了光學(xué)衛(wèi)星全鏈路定位精度定量分析模型，包含各類觀測(cè)誤差源對(duì)影像幾何質(zhì)量的影響機(jī)理、數(shù)學(xué)建模及其相互之間的耦合性，為影像的高精度幾何處理奠定了理論基礎(chǔ)，并有效應(yīng)用于衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)與指標(biāo)論證，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的天地一體化。

　　由全鏈路誤差分析得知，高精度無地面控制測(cè)圖的應(yīng)用需求首先對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)提出了時(shí)間、軌道及姿態(tài)測(cè)量的精度、頻次要求。在此基礎(chǔ)上，為最大限度地消除觀測(cè)參數(shù)中的系統(tǒng)誤差與偶然誤差，地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)需針對(duì)存在系統(tǒng)誤差的觀測(cè)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定補(bǔ)償，并針對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的不穩(wěn)定性及星載光學(xué)相機(jī)的結(jié)構(gòu)特性采用高精度傳感器校正方法，消除影像內(nèi)部畸變;在單片影像內(nèi)部精度一致性良好的基礎(chǔ)上，可通過無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差手段，利用一定范圍內(nèi)影像間的約束，進(jìn)一步提高大范圍影像的整體定位精度水平。

　　1.2.2 在軌幾何定標(biāo)模型與方法

　　衛(wèi)星影像在軌幾何定標(biāo)是高精度衛(wèi)星遙感測(cè)繪的瓶頸問題，其本質(zhì)是補(bǔ)償影像定位中存在的系統(tǒng)誤差，由于衛(wèi)星影像傳感器內(nèi)外部幾何參數(shù)相關(guān)性、光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射升空過程中的動(dòng)態(tài)變形等難題，國(guó)產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星傳感器的幾何定標(biāo)，特別是內(nèi)部畸變的標(biāo)定在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)一直是一個(gè)空白，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)光學(xué)衛(wèi)星遙感影像不僅絕對(duì)定位精度低，內(nèi)部相對(duì)精度也很有限[8-13]。針對(duì)該難題，這里提出了基于CCD探元指向角和相機(jī)安裝角的綜合指向角定標(biāo)模型，有效地克服了線陣推掃成像內(nèi)外部誤差的強(qiáng)相關(guān)國(guó)際難題，精確地恢復(fù)了相機(jī)成像視場(chǎng)每個(gè)探元的光線指向，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外方位元素和鏡頭畸變誤差的精確標(biāo)定;在此基礎(chǔ)上，主持建立了我國(guó)第一個(gè)民用遙感衛(wèi)星高精度幾何定標(biāo)場(chǎng)，如圖 2所示。此外，針對(duì)在軌幾何定標(biāo)中存在的姿態(tài)測(cè)量誤差的影響及某些區(qū)域可用特征少等問題，提出了基于自然地物點(diǎn)密集影像匹配和多檢校場(chǎng)、多類型控制點(diǎn)的高精度幾何定標(biāo)技術(shù)和方法，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)遙感衛(wèi)星在復(fù)雜條件下的自動(dòng)化幾何定標(biāo)。

　　圖 2 嵩山定標(biāo)場(chǎng)示意圖

　　Fig. 2 Songshan calibration site

　　基于該方法，自主研制了高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星幾何定標(biāo)系統(tǒng)，全面攻克了我國(guó)光學(xué)遙感衛(wèi)星幾何定標(biāo)的技術(shù)難題，建立了光學(xué)遙感衛(wèi)星影像在軌幾何定標(biāo)的技術(shù)體系，并成功應(yīng)用于“資源三號(hào)”“資源一號(hào)02C”“高分1號(hào)”“高分2號(hào)”“遙感”系列等所有在軌光學(xué)遙感衛(wèi)星影像的幾何定標(biāo)，將我國(guó)遙感衛(wèi)星的內(nèi)部幾何精度從5~6個(gè)像元提高到了1個(gè)像元以內(nèi)。“資源三號(hào)”等衛(wèi)星的內(nèi)方位元素標(biāo)定精度優(yōu)于0.25像元，影像單景無地面控制點(diǎn)定位精度提高到15 m[3, 14-15]。

　　1.2.3 穩(wěn)態(tài)重成像幾何處理模型與方法

　　為了滿足高分辨率和寬視場(chǎng)成像要求，星載高分辨率光學(xué)相機(jī)設(shè)計(jì)復(fù)雜，主要表現(xiàn)為：① 采用折返式光學(xué)系統(tǒng)光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，光軸與視軸不重合、焦距與主距不一致、像主點(diǎn)與視主點(diǎn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致CCD偏視場(chǎng)成像，內(nèi)、外方位元素高度相關(guān);② 采用多片TDI CCD拼接成像和多相機(jī)拼接成像，原始影像存在單片積分時(shí)間跳變、多片異速成像、多片CCD不共線、多波段不配準(zhǔn)、雙相機(jī)拼接等問題[16-17]。除此之外，隨著分辨率的提高，平臺(tái)震顫也成為影響高分辨率衛(wèi)星遙感影像幾何精度的重要因素之一[18]。

　　針對(duì)上述問題，本文提出了基于虛擬CCD的穩(wěn)態(tài)重成像傳感器校正方法，其基本思想是：利用理想無畸變的虛擬CCD線陣替代原始多片、多波段CCD在理想無平臺(tái)震顫條件下成像，在高精度在軌幾何定標(biāo)、精密定姿、精密定軌技術(shù)支持下，分別建立原始影像與穩(wěn)態(tài)重成像嚴(yán)密幾何模型，然后基于原始影像與虛擬影像幾何定位一致性原理，建立二者的坐標(biāo)映射關(guān)系，生成完整無畸變的虛擬影像，同時(shí)生成高精度的有理函數(shù)模型(rational function model，RFM)，為后續(xù)應(yīng)用提供高精度數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　利用資源三號(hào)衛(wèi)星三線陣數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證與分析，結(jié)果表明：基于虛擬CCD穩(wěn)態(tài)重成像傳感器校正方法可有效校正由于相機(jī)設(shè)計(jì)和平臺(tái)震顫引起的影像內(nèi)部畸變，將影像內(nèi)部精度從1~2個(gè)像素提高到0.5個(gè)像素以內(nèi)。將該方法應(yīng)用到資源三號(hào)多光譜影像處理中，結(jié)果表明，該方法在校正影像畸變的同時(shí)，提高了波段配準(zhǔn)精度，多光譜影像內(nèi)部精度達(dá)到0.3個(gè)像素，波段間配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.15個(gè)像素。

　　1.2.4 大規(guī)模無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差方法

　　單景影像產(chǎn)品經(jīng)在軌幾何定標(biāo)修正系統(tǒng)誤差及穩(wěn)態(tài)重成像處理優(yōu)化內(nèi)部精度后，由于存在姿軌觀測(cè)偶然誤差，單景仍無法實(shí)現(xiàn)定位的可靠性，且影像間存在較顯著的配準(zhǔn)、拼接誤差，若要滿足無地面控制測(cè)圖的應(yīng)用需求，必須通過無地面控制區(qū)域網(wǎng)整體平差處理技術(shù)[19-29]。針對(duì)該問題，本文在虛擬重成像技術(shù)生成高精度單片影像RPC模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于虛擬控制點(diǎn)的超大規(guī)模無地面控制區(qū)域平差方法，在保證影像的初始定位精度的同時(shí)修正影像之間的相對(duì)定向誤差，提高大規(guī)模影像的整體定位精度水平。

　　然而，在超大規(guī)模(萬張以上影像)衛(wèi)星攝影測(cè)量平差中，由于缺少控制點(diǎn)的約束，平差模型的自由度較高，直接將待平差參數(shù)作為自由未知數(shù)會(huì)導(dǎo)致法方程矩陣的病態(tài)，進(jìn)而使得平差精度不穩(wěn)定及誤差容易過度累積而引起網(wǎng)的扭曲變形。此外，當(dāng)影像數(shù)量較多時(shí)，影像和模型之間的復(fù)雜連接，大區(qū)域海量影像的連接點(diǎn)匹配和平差，均是境外大區(qū)域高精度測(cè)圖需要解決的難題。針對(duì)大規(guī)模無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差中存在的這些關(guān)鍵科學(xué)問題，分別采用超大規(guī)模衛(wèi)星影像不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)連接點(diǎn)自動(dòng)匹配技術(shù)和平差技術(shù)，支持上萬景立體影像的自動(dòng)匹配、上億個(gè)連接點(diǎn)規(guī)模的區(qū)域網(wǎng)平差處理，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)挑點(diǎn)和粗差剔除技術(shù)，確保了連接點(diǎn)的良好分布、高重疊度和高可靠性?；诒痉椒ㄩ_發(fā)的無地面控制大規(guī)模區(qū)域網(wǎng)平差處理軟件不但可實(shí)現(xiàn)無地面控制條件下海量數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理，同時(shí)能夠支持低重疊度、短基線、弱連接、不規(guī)則區(qū)域網(wǎng)結(jié)構(gòu)等各種病態(tài)條件下的空三平差處理。

　　2 試驗(yàn)與分析

　　2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　基于本文方法對(duì)資源三號(hào)衛(wèi)星獲取的覆蓋中國(guó)整個(gè)大陸的8802景三線陣立體像對(duì)(共26 406景影像)進(jìn)行了無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差試驗(yàn)。試驗(yàn)影像每景影像均附帶RPC參數(shù)文件，相鄰影像之間具有一定的重疊度，影像數(shù)據(jù)量約20 TB。測(cè)區(qū)覆蓋面積約900萬km2，約占中國(guó)國(guó)土面積93%以上，僅在廣西、貴州等局部區(qū)域由于天氣原因而缺少有效影像數(shù)據(jù)。測(cè)區(qū)內(nèi)包含高原、山地、丘陵、平原及沙漠等多類地形，最大最小高程起伏達(dá)8000 m以上。為了對(duì)平差結(jié)果的幾何精度進(jìn)行分析與驗(yàn)證，在全國(guó)范圍內(nèi)通過GPS外業(yè)測(cè)量，共獲取了約8000余個(gè)高精度控制點(diǎn)(平面和高程精度均優(yōu)于0.1 m)。

　　資源三號(hào)衛(wèi)星于2012年1月9日發(fā)射升空，在軌穩(wěn)定運(yùn)行后利用河南安陽定標(biāo)場(chǎng)成像數(shù)據(jù)及高精度參考DOM/DEM數(shù)據(jù)完成三線陣相機(jī)的在軌幾何定標(biāo)，顯著補(bǔ)償相機(jī)內(nèi)部畸變及平臺(tái)安裝關(guān)系等系統(tǒng)誤差，單景影像平面定位精度從定標(biāo)前1400 m左右提高到定標(biāo)后15 m以內(nèi);進(jìn)而采用基于穩(wěn)態(tài)重成像的傳感器校正方法，有效改善由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)等引起的內(nèi)部畸變并提高影像內(nèi)部幾何精度到1個(gè)像素以內(nèi)，生成試驗(yàn)數(shù)據(jù)每景影像的高精度RFM模型，為高精度無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差處理提供基礎(chǔ)。

　　2.2 試驗(yàn)方法

　　對(duì)上述ZY3衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，利用100個(gè)高性能計(jì)算節(jié)點(diǎn)組成的集群計(jì)算環(huán)境(該環(huán)境由中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心提供，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均配置了一個(gè)6核Xeon-L7455的CPU和128 GB的內(nèi)存)，約耗費(fèi)2 h在整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)自動(dòng)匹配了約300萬個(gè)均勻分布且可靠性較高的連接點(diǎn)。并對(duì)各景影像在像方均勻劃分3×3格網(wǎng)，對(duì)每個(gè)格網(wǎng)的中心點(diǎn)按前述方法生成虛擬控制點(diǎn)，每景影像生成9個(gè)虛擬控制點(diǎn)，共生成237 654個(gè)虛擬控制點(diǎn)。按照本文方法將生成的虛擬控制點(diǎn)與連接點(diǎn)一起進(jìn)行聯(lián)合平差，平差過程在個(gè)人普通PC機(jī)(CPU為雙核Intel i5，內(nèi)存空間為8 GB)上完成，僅需兩次迭代解算就已收斂，共耗時(shí)約15 min。這表明，在常規(guī)自由網(wǎng)平差模型中，通過引入虛擬控制點(diǎn)作為帶權(quán)觀測(cè)值，能夠有效改善平差模型的狀態(tài)，使平差模型具有良好的收斂性。為了對(duì)平差結(jié)果的精度進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別對(duì)平差后生產(chǎn)的DOM產(chǎn)品的絕對(duì)幾何定位精度和拼接精度進(jìn)行驗(yàn)證。

　　2.3 試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)中利用覆蓋全國(guó)范圍的高精度外業(yè)控制點(diǎn)作為獨(dú)立檢查點(diǎn)，分別對(duì)DOM和DSM產(chǎn)品的平面和高程幾何精度進(jìn)行了驗(yàn)證。為了更加科學(xué)地分析區(qū)域網(wǎng)幾何精度，特別是內(nèi)部幾何精度的均勻性，不僅對(duì)所有檢查點(diǎn)整體統(tǒng)計(jì)其幾何誤差的均值、中誤差和最大值等精度指標(biāo)，還根據(jù)檢查點(diǎn)的分布情況將全國(guó)劃分為5個(gè)子區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)各子區(qū)域內(nèi)的檢查點(diǎn)幾何誤差的精度指標(biāo)，結(jié)果見表 1。

　　表 1 平差后絕對(duì)幾何定位精度統(tǒng)計(jì)

　　Tab. 1 Statistic of geometric accuracy after block adjustment

　　從表 1中可以得出以下結(jié)論：① 不論是平面還是高程方向，各子區(qū)域檢查點(diǎn)誤差的均值和中誤差基本相當(dāng)，無明顯差異;② 各子區(qū)域平面和高程的誤差均值均接近于0，區(qū)域網(wǎng)整體在空間中無明顯的偏移性系統(tǒng)誤差;③ 各子區(qū)域內(nèi)檢查點(diǎn)的平面和高程最大誤差值均控制在3倍中誤差以內(nèi)。以上結(jié)論說明：① 虛擬控制點(diǎn)能夠?qū)^(qū)域網(wǎng)內(nèi)部的誤差累積起到一定的約束作用，避免了區(qū)域網(wǎng)的扭曲變形而使得中心與邊緣精度不一致，保證了區(qū)域網(wǎng)內(nèi)部幾何精度的均勻性;② 每個(gè)虛擬控制點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)具有一定精度的控制點(diǎn)觀測(cè)值，根據(jù)平差理論，大量的虛擬控制點(diǎn)能夠顯著提高待平差參數(shù)的估計(jì)精度，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)的無偏估計(jì)，為無地面控制點(diǎn)條件下達(dá)到有控制點(diǎn)的測(cè)圖精度提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法;③ 虛擬控制點(diǎn)的引入能夠有效改善平差模型的狀態(tài)，避免了無地面控制點(diǎn)時(shí)由于平差模型病態(tài)而導(dǎo)致解算結(jié)果不穩(wěn)定、幾何精度異常的問題，保證了平差結(jié)果具有高可靠性。

　　3 總結(jié)與展望

　　本文系統(tǒng)地介紹了高分辨率光學(xué)衛(wèi)星遙感影像高精度無地面控制精確處理的理論與方法，分別從天星地全鏈路誤差理論分析、在軌幾何定標(biāo)、基于穩(wěn)態(tài)重成像的傳感器幾何校正和大規(guī)模無地面控制區(qū)域網(wǎng)平差3個(gè)方面對(duì)光學(xué)遙感影像全鏈路高精度幾何處理的關(guān)鍵問題進(jìn)行闡述，并將本文方法應(yīng)用于資源三號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行了驗(yàn)證，進(jìn)而評(píng)價(jià)本文所提出方法的可行性。試驗(yàn)表明，本文的理論方法可以有效補(bǔ)償資源三號(hào)測(cè)繪衛(wèi)星數(shù)據(jù)中存在的系統(tǒng)誤差和偶然誤差，在軌幾何定標(biāo)后單景無地面控制精度提高到15 m，內(nèi)部精度優(yōu)于1個(gè)像素，經(jīng)過無地面控制大區(qū)域空三處理后，影像的平面和高程精度進(jìn)一步提高到5 m以內(nèi)，滿足全球1:50 000測(cè)圖精度要求，為我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星影像支持全球地理信息資源建設(shè)奠定了工程應(yīng)用基礎(chǔ)。（作者：龔健雅，王密等）