CN111275773A - 无场几何定标方法及*** - Google Patents

无场几何定标方法及*** Download PDF

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CN111275773A CN202010132523.7A CN202010132523A CN111275773A CN 111275773 A CN111275773 A CN 111275773A CN 202010132523 A CN202010132523 A CN 202010132523A CN 111275773 A CN111275773 A CN 111275773A
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geometric
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蒋永华
张过
张莉
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Wuhan University WHU
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Abstract

本发明提供一种无场几何定标方法及***，包括对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；两景影像进行匹配，获取配准点；结合两景影像的严密几何成像模型与高精度数字高程数据，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。与现有技术相比，本发明摆脱了对定标场的依赖，无需高昂的定标场维护费用；定标精度与传统的依赖定标场的精度相当，保障了光学卫星几何定位精度。本发明可以广泛应用于光学卫星线阵推扫相机的几何定标中。

Description

无场几何定标方法及***
技术领域
本发明涉及卫星遥感技术领域，特别涉及相机的无场几何定标方法，是一种不依赖定标场的几何定标方法及***。
背景技术
几何定标，是利用地面控制数据消除星上成像***误差、提升几何定位精度的关键技术。我国对几何定标的研究起步较晚，尤其是内方位元素定标，这一方面是由于国外技术封锁保密，另一方面是因为国内早期没有可用的几何定标场。长期以来，没有经过定标的国产卫星几何定位精度差，无控制定位精度普遍在数百米量级，而带控制定位精度普遍在数十个像素量级，无法满足国内遥感应用需求。2012年资源三号发射，国内学者利用河南嵩山几何定标场对其搭载阵载荷进行了精确标定，定标后的资源三号定位精度领先于国际上同类卫星。
随着遥感技术的发展，国产卫星分辨率越来越高，自2014年发射的“高分二号”卫星全色分辨率达到0.8m，标志着我国民用遥感卫星跨入亚米级时代；我国未来几年计划发射的光学卫星分辨率最高可达到0.3米。光学卫星分辨率的日益走高，对定标所需的基础控制数据提出了更高的要求。目前普遍认为定标场基础控制数据分辨率应达到卫星影像分辨率的0.1倍左右，因此对于未来甚高分辨率卫星，其定标控制数据的分辨率需要达到厘米量级。而该要求下的定标场地建设费用必然昂贵，近乎不可接受；另一方面，定标场控制图像虽然具有一次成图，多次使用的优势，但经年累月后的地物变化等因素会逐渐降低其可用性，定标控制图像也必然需要进行更新，从而进一步加大定标场地的维护费用；再者，常规依赖几何定标场的方法，要求卫星拍摄图像必须落入几何定标场范围内。该成像条件是无法保证的，从而制约了国产高分辨率光学卫星的广泛应用。因此，随着国产卫星分辨率的逐渐提高，定标场控制数据将必然成为几何定标的限制瓶颈，研究无场几何定标，保障光学卫星几何定位精度具有重要意义。
发明内容
本发明针对光学线阵推扫卫星的内定标，提出基于多时相影像间同名点定位一致性约束的自主内定标技术方案。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供一种无场几何定标方法，采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束实现自主内定标，实现过程包括如下步骤：
步骤1，对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；
步骤2，两景影像进行匹配，获取配准点；
步骤3，结合两景影像的严密几何成像模型与高精度数字高程数据，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。
而且，步骤1实现如下，
利用卫星发射前测量的相机内方位元素，视频卫星的姿态轨道和扫描帧时，结合高精度DEM数据，构建严密几何成像模型如下，
Figure BDA0002396181240000021
式中，
Figure BDA0002396181240000022
为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，
Figure BDA0002396181240000023
为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，
Figure BDA0002396181240000024
为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，
Figure BDA0002396181240000027
为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，
Figure BDA0002396181240000026
为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，RU为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，
(ψx,ψy)为探元指向角，是相机内方位元素的综合表示。
而且，步骤3实现如下，
设从L和R影像中匹配获取N+1对同名点pi(x,y)和qi(x,y)，i＝0,1,2…N，其中(x,y)为影像坐标，pi(x)表示pi(x,y)的x坐标，qi(x)表示qi(x,y)的x坐标，
步骤3.1，记同名点对((xi,yi),(xi',yi'))，i≤N；其中，若pi(x)＜qi(x)，(xi,yi)＝pi(x,y)，(xi',yi')i＝qi(x,y)；否则，(xi,yi)＝qi(x,y)，(xi',yi')i＝pi(x,y)；
步骤3.2，对所有同名点对((xi,yi),(xi',yi'))依据xi进行升序排列；
步骤3.3，对于i＝0,set
Figure BDA0002396181240000039
为实验室测量的x0探元的指向角，基于几何定位模型和全球数字高程数据计算(x0,y0)对应的地面坐标
Figure BDA00023961812400000310
计算实现方式如下，
对于同名点p和q，当成像几何参数准确无误，且地物点S高程已知，则根据几何定位模型进行计算，p和q都应该定位于S所处的地面坐标，
Figure BDA0002396181240000031
上式中，下标p和q分别表示对于同名点p和q分别建立的定位模型，以
Figure BDA0002396181240000032
为控制点求解探元x0'的指向角
Figure BDA0002396181240000033
更新几何定位模型，对于x探元(x0≤x≤x0')的指向角，根据
Figure BDA0002396181240000034
和
Figure BDA0002396181240000035
线性内插获取；
步骤3.4，对所有配准点，依次执行步骤3.3，求解出所有指向角
Figure BDA00023961812400000311
i≤N；
步骤3.5，利用步骤3.4中求解的离散指向角按下式求解多项式系数aj,bk，得到定标后的内方位元素，
Figure BDA0002396181240000037
Figure BDA0002396181240000038
在小交角条件下，需满足
Figure BDA0002396181240000041
其中，a、b为地球椭球的两个半轴；
h为地物点S的高程，
Figure BDA0002396181240000042
假设从影响中得到N个共轭点，则误差方程为：
V＝At+BW-L
其中，
Figure BDA0002396181240000043
表示校准参数的改正数；
W＝[dX1,dY1,dX2,dY2,…,dXN,dYN]表示地面坐标的改正数；
A和B分别表示对未知参数
Figure BDA0002396181240000044
(X1,Y1,X2,Y2,…XN,YN)的偏导数；
L是常数向量。
最后用最小二乘法求解t和W。
而且，所述高精度数字高程数据采用全球90m-SRTM。
本发明还相应提供一种无场几何定标***，用于采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束实现自主内定标，包括如下模块：
第一模块，用于对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；
第二模块，用于两景影像进行匹配，获取配准点；
第三模块，用于结合两景影像的严密几何成像模型与全球90m-SRTM，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。
而且，第一模块工作过程如下，
利用卫星发射前测量的相机内方位元素，视频卫星的姿态轨道和扫描帧时，结合高精度DEM数据，构建严密几何成像模型如下，
Figure BDA0002396181240000045
式中，
Figure BDA0002396181240000051
为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，
Figure BDA0002396181240000059
为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，
Figure BDA0002396181240000053
为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，
Figure BDA0002396181240000054
为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，
Figure BDA00023961812400000510
为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，RU为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，
(ψx,ψy)为探元指向角，是相机内方位元素的综合表示。
而且，第三模块工作过程如下，
设从L和R影像中匹配获取N+1对同名点pi(x,y)和qi(x,y)，i＝0,1,2…N，其中(x,y)为影像坐标，pi(x)表示pi(x,y)的x坐标，qi(x)表示qi(x,y)的x坐标，
步骤3.1，记同名点对((xi,yi),(xi',yi'))，i≤N；其中，若pi(x)＜qi(x)，(xi,yi)＝pi(x,y)，(xi',yi')i＝qi(x,y)；否则，(xi,yi)＝qi(x,y)，(xi',yi')i＝pi(x,y)；
步骤3.2，对所有同名点对((xi,yi),(xi',yi'))依据xi进行升序排列；
步骤3.3，对于
Figure BDA0002396181240000056
为实验室测量的x0探元的指向角，基于几何定位模型和全球数字高程数据计算(x0,y0)对应的地面坐标
Figure BDA0002396181240000057
计算实现方式如下，
对于同名点p和q，当成像几何参数准确无误，且地物点S高程已知，则根据几何定位模型进行计算，p和q都应该定位于S所处的地面坐标，
Figure BDA0002396181240000058
上式中，下标p和q分别表示对于同名点p和q分别建立的定位模型，以
Figure BDA0002396181240000061
为控制点求解探元x0'的指向角
Figure BDA0002396181240000062
更新几何定位模型，对于x探元(x0≤x≤x0')的指向角，根据
Figure BDA0002396181240000063
和
Figure BDA0002396181240000064
线性内插获取；
步骤3.4，对所有配准点，依次执行步骤3.3，求解出所有指向角
Figure BDA0002396181240000065
步骤3.5，利用步骤3.4中求解的离散指向角按下式求解多项式系数aj,bk，得到定标后的内方位元素，
Figure BDA0002396181240000066
Figure BDA0002396181240000067
在小交角条件下，需满足
Figure BDA0002396181240000068
其中，a、b为地球椭球的两个半轴；
h为地物点S的高程，
Figure BDA0002396181240000069
假设从影响中得到N个共轭点，则误差方程为：
V＝At+BW-L
其中，
Figure BDA00023961812400000610
表示校准参数的改正数；
W＝[dX1,dY1,dX2,dY2,…,dXN,dYN]表示地面坐标的改正数；
A和B分别表示对未知参数
Figure BDA00023961812400000611
(X1,Y1,X2,Y2,…XN,YN)的偏导数；
L是常数向量。
最后用最小二乘法求解t和W。
而且，所述高精度数字高程数据采用全球90m-SRTM。
本发明采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束来实现自主内定标，可以在不需要任何高精度控制数据的条件下实现内定标。与现有技术相比，本发明的优点：
1、摆脱了对定标场的依赖，无需高昂的定标场维护费用；
2、定标精度与传统的依赖定标场的精度相当，保障了光学卫星几何定位精度。
基于以上优点，本发明可以广泛应用于光学卫星几何定标中。
附图说明
图1是现有技术中线阵推扫卫星成像原理；
图2是本发明实施例同名点示意图；
图3是本发明实施例共轭点相交原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例提供一种无场几何定标方法，采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束实现自主内定标，包括如下步骤：
步骤1，对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程模型DEM构建严密几何成像模型：
本发明采用同一区域的两景小交会角影像，一般在10°以内，可称为小交会角。
如图1所示，其中，(Xs,Ys,Zs,Roll,Pitch,Yaw)t表示卫星在t时刻的位置与姿态，下标t1、t2、t3用于标识不同时刻的位置与姿态信息。根据线阵推扫卫星成像原理，线阵推扫卫星单行成像符合线中心投影原理，可依据经典共线方程、结合卫星发射前测量的相机内方位元素，卫星的姿态轨道、扫描帧时，结合数字高程数据(实施例采用90m-SRTM数据)，构建严密几何成像模型如下，
Figure BDA0002396181240000071
式中，
Figure BDA0002396181240000081
为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，
Figure BDA0002396181240000087
为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，
Figure BDA0002396181240000083
为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，
Figure BDA0002396181240000084
为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，
Figure BDA0002396181240000085
为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，m为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，
(ψx,ψy)为探元指向角，是相机内方位元素的综合表示。
步骤2，两景影像进行匹配，获取配准点：
两景影像为同一区域的两景影像；其纹理相似，因此可通过SIFT、SURF、快速傅里叶匹配等方法获取配准点；
步骤3，结合两景影像的严密几何成像模型与全球90m-SRTM，并利用配准点解求探元指向角，即内定标参数：
如图2所示，CCD是电荷耦合元件，可以称为卫星的图像传感器，L影像和R影像是卫星对同一区域两次成像所获取，pi,qi(i＝1,2,3)为L影像和R影像上的同名点对。对于卫星在t1时刻，卫星成像角为θ1时成像为L影像和对于卫星在t0时刻，卫星成像角为θ0时成像为R影像上的同名点p和q，如图3所示，其中，H是卫星高度，ΔS为同名点定位偏差，Δh为高程误差，当成像几何参数(包括测量的轨道、姿态和相机内方位元素)准确无误，且地物点S高程已知，则根据几何定位模型进行计算，p和q都应该定位于S所处的地面坐标，即：
Figure BDA0002396181240000086
上式中，下标p和q分别表示对于同名点p和q分别建立的定位模型，然而，利用卫星下传的真实数据，通常难以使p和q定位于地面同一点(图中ΔS所示即为同名点定位偏差)，这是因为：(1)外方位元素误差的影响；(2)内方位元素误差的影响；(3)地面点S高程未知，成像角度差异产生投影差。
图2中，仅考虑高程误差对同名点交会的影响，则：
ΔS＝Δh(tanθ1-tanθ0)
上式中，θ0和θ1为前后两次成像的姿态角，Δh为高程误差；显然，Δh取决于几何定位时采用的地形数据(如全球公开的SRTM数据)；因此，当θ0和θ1足够接近，即卫星以非常相近的姿态角连续两次拍摄同一区域时，则可消除高程误差对同名点交会的影响。在此条件下，同名点交会仅受到外、内方位元素误差的影响；采用偏置矩阵Ru同时消除轨道、姿态误差对同名点交会的影响：
Figure BDA0002396181240000091
其中，
Figure BDA0002396181240000092
Figure BDA0002396181240000093
ωu,κu表示需要求解的未知角度。
如上式所示，当求解了p相对q的偏置矩阵Ru后，同名点交会误差Δs即反映了内方位元素误差：
Δs＝f(p)-f(q) (4)
式中，f为卫星相机的内畸变模型。根据线阵CCD的畸变规律，f符合以下多项式模型：
Figure BDA0002396181240000094
为避免同名点物方坐标的求解，从而大幅减少计算量，采用递推解算方法实现内定标。假定从L和R影像中匹配获取N+1对同名点pi(x,y)和qi(x,y)，i＝0,1,2…N，其中(x,y)为影像坐标。pi(x)表示pi(x,y)的x坐标，qi(x)表示qi(x,y)的x坐标。
步骤3.1，记同名点对((xi,yi),(xi',yi'))，i≤N；其中，若pi(x)＜qi(x)，(xi,yi)＝pi(x,y)，(xi',yi')i＝qi(x,y)；否则，(xi,yi)＝qi(x,y)，(xi',yi')i＝pi(x,y)；
步骤3.2，对所有同名点对((xi,yi),(xi',yi'))依据xi进行升序排列；
步骤3.3，对于i＝0,设
Figure BDA0002396181240000101
为实验室测量的x0探元的指向角，基于几何定位模型和全球90m-SRTM计算(x0,y0)对应的地面坐标
Figure BDA0002396181240000102
Figure BDA0002396181240000103
以
Figure BDA0002396181240000104
为控制点求解探元x0'的指向角
Figure BDA0002396181240000105
更新几何定位模型，对于x探元(x0≤x≤x0')的指向角，根据
Figure BDA0002396181240000106
和
Figure BDA0002396181240000107
线性内插获取；
步骤3.4，对所有配准点，依次执行步骤3.3，求解出所有指向角
Figure BDA0002396181240000108
步骤3.5，利用步骤3.4中求解的离散指向角按下式求解多项式系数aj,bk(实施例中j,k≤5，具体实施时可根据具体卫星情况设置取值)，得到定标后的内方位元素。
Figure BDA0002396181240000109
Figure BDA00023961812400001010
消除高度误差的影响，小交角图像可以用于内部自校准。但在小交角条件下，共轭点的提取精度严重影响(X,Y,Z)的正交点精度，可能会降低校准精度。S应该定位在地球椭球面上；即(X,Y,Z)需要满足:
Figure BDA0002396181240000111
其中，a、b为地球椭球的两个半轴；
h为S点的高程，其高程可以从90m-SRTM数据中获得；
Z可以写作：
Figure BDA0002396181240000112
假设从影像中得到N个共轭点，则误差方程为：
V＝At+BW-L (11)
其中，
Figure BDA0002396181240000114
表示校准参数的改正数；
W＝[dX1,dY1,dX2,dY2,…,dXN,dYN]表示地面坐标的改正数；
A和B分别表示对未知参数
Figure BDA0002396181240000113
(X1,Y1,X2,Y2,…XN,YN)的偏导数；
L是常数向量。
最后用最小二乘法求解t和W。
具体实施时，本发明技术方案所提供流程可由本领域技术人员采用计算机软件技术实现自动运行，也可采用模块化方式提供***。本发明实施例还提供一种无场几何定标***，包括如下模块：
第一模块，用于对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；
第二模块，用于两景影像进行匹配，获取配准点；
第三模块，用于结合两景影像的严密几何成像模型与全球90m-SRTM，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。
各模块实现可参见相应步骤，本发明不予赘述。
本文中所描述的具体实例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种无场几何定标方法，其特征在于：采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束实现自主内定标，实现过程包括如下步骤，
步骤1，对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；
步骤2，两景影像进行匹配，获取配准点；
步骤3，结合两景影像的严密几何成像模型与高精度数字高程数据，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。
2.如权利要求1所述的无场几何定标方法，其特征在于：步骤1实现如下，
利用卫星发射前测量的相机内方位元素，视频卫星的姿态轨道和扫描帧时，结合高精度DEM数据，构建严密几何成像模型如下，
Figure FDA0002396181230000011
式中，
Figure FDA0002396181230000012
为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，
Figure FDA0002396181230000013
为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，
Figure FDA0002396181230000014
为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，
Figure FDA0002396181230000015
为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，
Figure FDA0002396181230000016
为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，RU为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，
(ψx,ψy)为探元指向角，是相机内方位元素的综合表示。
3.如权利要求2所述的无场几何定标方法，其特征在于：步骤3实现如下，
设从L和R影像中匹配获取N+1对同名点pi(x,y)和qi(x,y)，i＝0,1,2…N，其中(x,y)为影像坐标，pi(x)表示pi(x,y)的x坐标，qi(x)表示qi(x,y)的x坐标，
步骤3.1，记同名点对((xi,yi),(xi',yi'))，i≤N；其中，若pi(x)＜qi(x)，(xi,yi)＝pi(x,y)，(xi',yi')i＝qi(x,y)；否则，(xi,yi)＝qi(x,y)，(xi',yi')i＝pi(x,y)；
步骤3.2，对所有同名点对((xi,yi),(xi',yi'))依据xi进行升序排列；
步骤3.3，对于i＝0,
Figure FDA0002396181230000021
为实验室测量的x0探元的指向角，基于几何定位模型和全球数字高程数据计算(x0,y0)对应的地面坐标
Figure FDA0002396181230000022
计算实现方式如下，
对于同名点p和q，当成像几何参数准确无误，且地物点S高程已知，则根据几何定位模型进行计算，p和q都应该定位于S所处的地面坐标，
Figure FDA0002396181230000023
上式中，下标p和q分别表示对于同名点p和q分别建立的定位模型，以
Figure FDA0002396181230000024
为控制点求解探元x0'的指向角
Figure FDA0002396181230000025
更新几何定位模型，对于x探元(x0≤x≤x0')的指向角，根据
Figure FDA0002396181230000026
和
Figure FDA0002396181230000027
线性内插获取；
步骤3.4，对所有配准点，依次执行步骤3.3，求解出所有指向角
Figure FDA0002396181230000028
步骤3.5，利用步骤3.4中求解的离散指向角按下式求解多项式系数aj,bk，得到定标后的内方位元素，
Figure FDA0002396181230000029
Figure FDA0002396181230000031
在小交角条件下，需满足
Figure FDA0002396181230000032
其中，a、b为地球椭球的两个半轴；
h为地物点S的高程，
Figure FDA0002396181230000033
假设从影响中得到N个共轭点，则误差方程为：
V＝At+BW-L
其中，
Figure FDA0002396181230000034
表示校准参数的改正数；
W＝[dX1,dY1,dX2,dY2,…,dXN,dYN]表示地面坐标的改正数；
A和B分别表示对未知参数
Figure FDA0002396181230000035
(X1,Y1,X2,Y2,…XN,YN)的偏导数；
L是常数向量。
最后用最小二乘法求解t和W。
4.如权利要求1或2或3所述的无场几何定标方法，其特征在于：所述高精度数字高程数据采用全球90m-SRTM。
5.一种无场几何定标***，其特征在于：用于采用同一区域的两景小交会角影像，基于两景影像间的同名点定位一致性约束实现自主内定标，包括如下模块，
第一模块，用于对两景影像分别利用卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程数据构建严密几何成像模型；
第二模块，用于两景影像进行匹配，获取配准点；
第三模块，用于结合两景影像的严密几何成像模型与全球90m-SRTM，并利用配准点解求探元指向角，得到内定标参数，实现无场几何定标。
6.如权利要求5所述的无场几何定标***，其特征在于：第一模块工作过程如下，
利用卫星发射前测量的相机内方位元素，视频卫星的姿态轨道和扫描帧时，结合高精度DEM数据，构建严密几何成像模型如下，
Figure FDA0002396181230000041
式中，
Figure FDA0002396181230000042
为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，
Figure FDA0002396181230000043
为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，
Figure FDA0002396181230000044
为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，
Figure FDA0002396181230000045
为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，
Figure FDA0002396181230000046
为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，RU为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，
(ψx,ψy)为探元指向角，是相机内方位元素的综合表示。
7.如权利要求6所述的无场几何定标***，其特征在于：第三模块工作过程如下，
设从L和R影像中匹配获取N+1对同名点pi(x,y)和qi(x,y)，i＝0,1,2…N，其中(x,y)为影像坐标，pi(x)表示pi(x,y)的x坐标，qi(x)表示qi(x,y)的x坐标，
步骤3.1，记同名点对((xi,yi),(xi',yi'))，i≤N；其中，若pi(x)＜qi(x)，(xi,yi)＝pi(x,y)，(xi',yi')i＝qi(x,y)；否则，(xi,yi)＝qi(x,y)，(xi',yi')i＝pi(x,y)；
步骤3.2，对所有同名点对((xi,yi),(xi',yi'))依据xi进行升序排列；
步骤3.3，对于i＝0,
Figure FDA0002396181230000047
为实验室测量的x0探元的指向角，基于几何定位模型和全球数字高程数据计算(x0,y0)对应的地面坐标
Figure FDA0002396181230000048
计算实现方式如下，
对于同名点p和q，当成像几何参数准确无误，且地物点S高程已知，则根据几何定位模型进行计算，p和q都应该定位于S所处的地面坐标，
Figure FDA0002396181230000051
上式中，下标p和q分别表示对于同名点p和q分别建立的定位模型，以
Figure FDA0002396181230000052
为控制点求解探元x0'的指向角
Figure FDA0002396181230000053
更新几何定位模型，对于x探元(x0≤x≤x0')的指向角，根据
Figure FDA0002396181230000054
和
Figure FDA0002396181230000055
线性内插获取；
步骤3.4，对所有配准点，依次执行步骤3.3，求解出所有指向角
Figure FDA0002396181230000056
步骤3.5，利用步骤3.4中求解的离散指向角按下式求解多项式系数aj,bk，得到定标后的内方位元素，
Figure FDA0002396181230000057
Figure FDA0002396181230000058
在小交角条件下，需满足
Figure FDA0002396181230000059
其中，a、b为地球椭球的两个半轴；
h为地物点S的高程，
Figure FDA0002396181230000061
假设从影响中得到N个共轭点，则误差方程为：
V＝At+BW-L
其中，
Figure FDA0002396181230000062
表示校准参数的改正数；
W＝[dX1,dY1,dX2,dY2,…,dXN,dYN]表示地面坐标的改正数；
A和B分别表示对未知参数
Figure FDA0002396181230000063
(X1,Y1,X2,Y2,…XN,YN)的偏导数；
L是常数向量。
最后用最小二乘法求解t和W。
8.如权利要求5或6或7所述的无场几何定标***，其特征在于：所述高精度数字高程数据采用全球90m-SRTM。
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