1.一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法,其特征在于,包括以下步骤:
11)构建附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型:利用SAR影像的元数据信息构建其距离多普勒几何定位模型,根据SAR影像上非摄影测量观测条件构建附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型;
12)附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标求解准备工作:筛选立体观测角值范围在40°到140°内的立体SAR影像,提取非摄影测量观测条件约束值以及观测点的像方坐标,并对其多普勒几何定位模型中的大气延迟误差以及地球物理学运动效应进行改正;
13)对附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型求解:逐个对SAR影像附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型进行线性化处理,并对待求参数赋初值,迭代求解出几何定标参数。
2.根据权利要求1所述的一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法,其特征在于,所述构建附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型包括以下步骤:
21)根据参与无场几何自定标处理的所有SAR影像其对应的元数据信息构建相应距离多普勒几何定位模型如下:fR(XS(ta),XT,tρ)=|XS‑XT|‑c/2·τρ=0
其中,fR为距离方程;fA为多普勒方程;ta为观测像元的方位向时间;τρ为观测像元的距离向时间;(τρ,ta)构成观测像元的时间量纲坐标,根据SAR影像的方位向起始时间ta,satart、脉冲重复频率PRF、距离向近端距离Rmin、距离向采样频率RFS将观测目标的时间量纲坐标转化为像素坐标(x,y),x为距离向像素坐标、y为方位向像素坐标;XS(ta)和 分别为观测目标对应的方位向观测时刻的SAR天线相位中心在WGS84坐标系下的位置和速度矢量;c为光速;λ为SAR卫星的波长;XT为观测目标在WGS84坐标系下的位置矢量,其值为待求量;
22)非摄影测量观测约束条件的构建;
23)附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型的构建:
利用构建的非摄影测量观测约束条件,构建附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型如下:τρ,true=τρ,observe+△τρ,atom+△τρ,geoid+△τρ,calta,true=ta,observe+△ta,geoid+△ta,calConstraints:CVLXT=GVL,
上式中,τρ,observe和ta,observe分别为观测目标的距离向和方位向时间观测坐标,由于各种误差的存在,距离向观测坐标值τρ,observe中包含大气造成的距离向时延误差△τρ,atom、地球物理效应造成的距离向误差△τρ,cal以及距离向时间系统误差 方位向观测坐标值ta,observe中包含地球物理效应造成的距离向误差△ta,geoid以及方位向时间系统误差其中△τρ,cal、△ta,cal为待定求解的参数;CVLXT=GVL是求解定标参数附件的限制。
3.根据权利要求1所述的一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法,其特征在于,所述附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标求解准备工作包括以下步骤:
31)附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标影像的获取:搜集同一观测区域内多景时宽带宽一样的待定标影像,并根据其元数据信息,得到立体影像对的立体观测角,选取立体观测角值范围在40°到140°内的立体影像对;
32)非摄影测量观测条件约束值以及观测点的像方坐标的获取:筛选立体SAR影像中位于同一建筑物边线的观测点,获取其先验高差值和在SAR影像上的像方观测坐标;
33)对步骤32)中获取的观测点的像方坐标进行大气延迟以及地球物理效应改正:根据附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型的观测时间以及外界大气参数,求取出参与无场几何定标的SAR影像中地球物理效应造成的距离向误差△τρ,cal以及方位向时间系统误差 大气造成的在距离向时延误差△τρ,atom;完成附加非摄影测量观测条件约束无场几何定标求解准备工作。
4.根据权利要求1所述的一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法,其特征在于,所述对附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型求解包括以下步骤:
41)逐个SAR影像对附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型的线性化处理,以构建误差方程;
分别对附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型中待求距离向时间定标参数 方位向时间定标参数 以及未知观测点的三维坐标矢量XT求取偏导数,则对于物方点k在SAR影像j上投影点的线性关系式记为:距离方程线性化:
多普勒方程线性化为:
条件约束方程线性化为:
其中 为SAR影像j上物方点k的距离观测残差; 为SAR影像j上物方点k的方位观测残差; 为SAR影像j上物方点k的条件约束观测残差; 为SAR影像j的距离方程对方位向定标参数求偏导; 为SAR影像j的距离方程对距离向定标参数求偏导; 为SAR影像j的观测方程对物方点k的坐标矢量求偏导; 为SAR影像j的多普勒方程对方位向定标参数求偏导; 为SAR影像j的多普勒方程对距离向定标参数求偏导; 为SAR影像j的多普勒方程对物方点k的坐标矢量求偏导; 为条件约束方程对方位向定标参数求偏导; 为条件约束方程对距离向定标参数求偏导; 为条件约束方程对物方点k的坐标矢量求偏导; 为方位向定标参数的改正数; 为距离向定标参数的改正数;
为物方点k的坐标改正矢量; 及 分别为距离方程、多普勒方程及条件约束方程的观测值;
将上式简化为:
V=At+BX‑l,PΦ
式中,t表示SAR影像系统误差补偿参数;X为观测目标坐标未知数向量;A和B分别为其相应的系数矩阵;l和PΦ分别为影像坐标观测值向量及其权阵;该式是附加非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型的基本方程;
上式对应的误差法方程为:
进一步简化为:
上式中存在两类未知数,SAR影像系统误差补偿参数t和观测目标点未知数X;
42)对定标参数待求未知数以及目标点三维坐标未知数附初始值:分别对SAR影像j的距离向系统误差 和方位向系统误差 附初值为0;将SAR影像j的中心位置矢量赋值给物方点k的三维坐标初值;
43)求解附加非摄影测量观测条件约束的误差方程,得到SAR影像j的距离向系统误差改正数 和方位向系统误差改正数 并将改正值更新补偿至定标参数中;
44)利用新的距离向系统误差参数以及方位向系统误差参数,求解物方点k的未知数改正数 并将改正值更新补偿至物方点k的三维坐标中;
‑5
45)重复步骤43)至44)步,直到两类未知的改正值都小于阈值10 为止;
46)得到SAR影像j的距离向系统误差定标参数以及方位向系统误差定标参数,完成联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标。
5.根据权利要求1所述的一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法,其特征在于,所述非摄影测量观测约束条件的构建包括以下步骤:
51)垂线约束条件的构建:根据不同观测点位于同一铅垂线的几何约束条件:设某建筑边线上两观测点P1(B1,L1,H1)和P2(B2,L2,H2),垂线约束条件方程如下:(B1‑B2)=0
(L1‑L2)=0,
其中,B1、L1以及H1为P1观测点的经度、纬度以及大地高坐标;B2、L2以及H2为P2观测点的经度、纬度以及大地高坐标;
52)距离约束条件的构建:根据不同观测点之间的先验高差构建高差约束条件:由先验知识,P1点与P2高差为δh1,2,则构建如下方程:(H2‑H1)=δh1,2;
53)以上条件方程的矩阵形式统一记为:
CVLX=GVL,
其中,CVL为约束条件;GVL为约束条件值;X为参与构建约束条件的观测点。
6.根据权利要求1所述的一种联合非摄影测量观测条件约束的SAR无控几何定标方法的系统,其特征在于,包括以下模块:SAR影像严密几何定位模型构建模块,用于对SAR影像根据元数据文件生成距离多普勒几何定位模型;SAR影像大气延迟以及地球物理效应误差改正模块,用于对SAR影像观测时受大气延迟导致的对流层及电离层延迟改正、地球物理效应造成的固体潮误差改正;联合非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型构建模块,用于对SAR影像中如垂线约束条件、高差约束条件构建几何定标模型;联合非摄影测量观测条件约束的无场几何定标模型求解模块,完成对SAR影像的距离向及方位向系统误差定标参数求解;SAR影像精化RPC生成模块,用于将无场几何定标参数补偿至影像中重新生成高精度的通用有理函数几何定位模型。