中華二號衛星影像幾何模擬及方位重建

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姓名

吳怡瑛(Yi-Yi Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

中華二號衛星影像幾何模擬及方位重建

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摘要(中)

本研究之目的有二，(1)針對中華二號衛星所遙測得到的地表影
像進行模擬，(2)開發幾何處理之模式。由於中華二號衛星尚未升空，
為了建立衛星影像幾何改正模式之測試所需，參考中華二號衛星目前
已公佈之規格，以已經正射、鑲嵌之數位航空影像配合數值地形模型
(DTM)進行中華二號衛星之影像及星曆資料模擬。
為進行中華二號衛星之影像及星曆資料模擬，必須建立一衛星飛
行成像模式。此模式可分為四部份：一為坐標轉換模式，目的在建立
研究所需之坐標系統間彼此轉換關係。二為衛星飛行模式，目的在描
述衛星飛行情形。三為衛星成像模式，目的在進行中華二號衛星影像
及星曆資料模擬。四為星曆資料模式，目的在藉由誤差添加使得模擬
資料更接近真實中華二號衛星飛行情形，而誤差將分系統誤差與隨機
誤差添加在星曆資料中衛星位置與姿態上。
模擬資料產生後，以模擬之資料進行方位求解及定位。在單張影
像部份，以星曆資料建立初始軌道，再在基本影像與模擬之影像上點
選控制點以進行軌道修正後，使用最小二乘過濾模式進行精密軌道修
正，再以檢核點進行定位檢核。在立體對部份，則二張影像在分別經
過軌道修正後，透過前方交會以最小二乘過濾模式進行物空間三維坐
標修正，最後以檢核點進行三位定位檢核。

摘要(英)

The objective of this investigation has two folds. One is to simulate
ROCSAT-2 images and the other is to develop a applicable model for
geometric correction to ROCSAT -2 images. We will use orthorectified
aerial image and digital terrain model as referance data to perform
imaging simulation. This is due to the unavailability of ROCSAT-2
For ROCSAT-2 image and on-board data simulation, we need to
establish a satellite-orbit-model. This model can be divided to four parts.
The fisrt one is coordinate-transformation-model which transforms all
coordinate systems in this investigation. The second one is
satellite-fly-model which describes the satellite orbit. The third one is
simulmation-model which simulates ROCSAT-2 image and on-board data.
The fourth one is on-board-data-model which simulates on-board data by
assuming ROCSAT-2 flying case and adding errors to satellite position
and attitude data. The errors include systematic errors and random errors.
We compute orientation parameters and position using simulation
data. In single image case, we use on-board data to establish initial orbit
and correct the orbit with ground control points. Then we use least
squares filtering to fine tune the orbit and perform the validation. In
stereo images case, we adjust 3-D position in object space by using least
squares filtering after correcting orbits of two images. Then the validation

關鍵字(中)

★ 中華二號衛星
★ 幾何模擬
★ 方位求解
★ 三維定位

關鍵字(英)

★ ROCSAT-2
★ image geometric simulation
★ orientation modeling
★ 3-D positioning

論文目次

I
圖目錄…………………………………………………….….. IV
表目錄…………………………………………………….….. VIII
摘要(中文) ……………………………………………….…. IX
摘要(英文) ………………………...…………………….….. X
第一章前言………………………………………………... 1
1.1 研究動機與目的…………………………..…….… 1
1.2 研究方法與步驟…………………………..…….… 3
第二章衛星飛行成像模式…………………………..……. 6
2.1 坐標轉換模式……………………………...……… 6
2.1.1 相關坐標系統之簡介…………………….… 6
2.1.2 各坐標系統之轉換關係…………….……… 10
2.2 衛星飛行模式…………………….……….….…… 15
2.2.1 軌道六元素…………………….…………… 15
2.2.2 衛星在任何時刻之位置………….………… 16
2.3 衛星成像模式…………………………...………… 19
2.3.1 衛星姿態決定…………………….………… 19
2.3.2 影像模擬…………………………..…..……. 20
2.4 星曆資料模式……………………………..………. 23
2.4.1 系統誤差添加模式…………………..….….. 23
2.4.2 隨機誤差添加模式…………….…………… 24
2.5 衛星飛行成像模式運作流程……………...……… 25
第三章精密方位求解及定位……………….……..……… 27
3.1 單張影像之精密方位求解及定位………...……… 27
II
3.1.1 精密方位求解……………………………… 27
3.1.1.1 衛星軌道修正…………..…………… 28
3.1.1.2 利用最小二乘過濾法進行衛星軌道精密修正
………………………………………….… 30
3.1.1.3 yaw 角改正………..………………… 32
3.1.2 二維定位……………….……….………….. 33
3.1.3 單張影像進行精密方位求解及定位流程….. 33
3.2 前後立體像對之方位求解及三維定位……….…. 35
3.2.1 方位求解……………………..………….…. 35
3.2.2 三維定位………………………..……….…. 35
3.2.2.1 前方交會模式……….……………….. 36
3.2.2.2 yaw 角改正…………………………... 37
3.2.2.3 利用最小二乘過濾進行物空間三維坐標修正
……………….………………..……….….. 37
3.2.3 前後立體像對進行方位求解及三維定位流程39
第四章實例測試及分析………………….………………. 41
4.1 基本資料背景………………………….……….… 41
4.2 衛星飛行成像模式模擬影像及星曆資料…..…… 42
4.2.1 衛星飛行模式描述衛星飛行情形………… 43
4.2.2 衛星成像模式模擬影像及星曆資料…….... 43
4.2.3 星曆資料模擬………………………...……. 48
4.3 單張影像進行精密方位求解及定位………..…… 50
4.3.1 點位坐標計算組測試……………………… 51
4.3.1.1 星曆資料含不同誤差之方位求解及定位52
4.3.1.2 實驗組與SP 對照組之方位求解及定位56
4.3.2 點位坐標量測組測試……………………… 60
4.3.2.1 星曆資料含不同誤差之方位求解及定位60
4.3.2.2 實驗組與SP 對照組之方位求解及定位63
4.4 前後立體像對進行方位求解及三維定位……….. 66
4.4.1 星曆資料含不同誤差之三維定位……….…. 68
4.4.2 實驗組與SP 對照組之三維定位…....…….. 78
第五章結論與展望……………………………...…...…… 81
參考文獻………………………………………………..…… 83
附錄A ……………………………………………………….. 86
附錄B ……………………………………………..….….….. 87

參考文獻

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指導教授

陳良健(Liang-Chien Chen)

審核日期

2000-7-14

推文