高分辨率影像的空间定位误差分析
三维激光扫描技术的数据处理及误差分析

其中, c为光 速 。
2点云数据处理
3三维激光扫描仪的测量误差分析
描 系统 ; 地面 型 激光 扫描 系统 , 据 测量 方 根 式 还 可 细分 为移 动 式 激 光 扫 描 系 统 和 固 定 式 激 光 扫描 系 统 ;手 持 型 激 光 扫 描 系 统 。 地 面 型 固 定式 三 维 激 光 扫 描 系 统 是 目前 最 为 常 用 的 三 维激 光 扫 描 装 置 。 地 面 型 三 维 激 光 扫 描 系 统一 般 由三 维 激 光 扫 描 仪 、 数 码 相机 、扫描 仪旋 转 平 台 、软件 控 制 平 台 、 电源 及 其 他 附 件 组 成 。 1. 地 面型 三维激 光扫描 系统工 作原理 2 三维激 光扫描 仪 发射 器发 出一个 激光脉 冲信 号 , 经物体表面漫 反射后 , 沿几乎相 同的 路 径反 向 传 回到接收 器 , 以计 算 目标 点 P 可 与 扫描 仪距 离 。精 密时 钟 控制 编 重 构 。 曲面 常 见表 示 种 类 有 : 角形 网格 , 分 曲面 ,明确 的 函数 表 三 细 示, 暗含 的函数表 示 , 参数 曲面 , 张量积 B 样 条 曲面 , NURBs曲面 , 曲化的面 片等 。 ‘ 经过 曲面 重构 数后 , 可 以进 行 三维 建 就 模, 还原 扫描 目标 的 本来 面 目, 云数 据 处 点
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Sc enc i e a Tech ogy n nd nol lnove on ti Her d al
高 新 技 术
三维激光扫描 技术 的数据处 理及误 差分析
孙树芳 方 源敏 ( 昆明 理工大学 国土 资源工程学 院 昆明 6 0 9 ) 5 0 3
光学影像无控定位精度评估中的几个问题

第39卷第(期2719年2月测绘科学与工程Geomatics Science and EncmeermaVoi.39,No1Feb.,2712光学影像无控定位精度评估中的几个问题王建荣02,胡莘02,郑浩31.西安测绘研究所,陕西西安,710754;5.地理信息工程国家重点实验室,陕西西安,710754;3.项目管理中心,北京,100434摘要:卫星摄影测量是获取全球地理空间信息的重要手段和有效途径。
卫星影像的几何定位精度是评价卫星测绘性能的关键指标。
其中,影像的无控定位精度是对有效载荷、地面处理等多个环节综合因素影响结果的客观分析。
本文从卫星影像定位精度的评估出发,首先,对测量中偶然误差、系统误差及粗差进行介绍;其次,阐述了中误差和圆误差之间的关系;最后,对影像定位精度,尤其是无控定位精度评估等方面提出了若干建议。
关键词:摄影测量卫星;光束法平差;定位精度;中误差;圆误差中图分类号:P236文献标志码:A卫星摄影测量是获取全球地理空间信息的重要手段和有效途径,在测绘、遥感等领域得到了广泛应用。
光学卫星摄影测量通常搭载线阵相机进行全球连续摄影或重点区域局部摄影,利用立体影像进行相应比例尺地形图制图和无地面控制点高精度定位(以下简称无控定位)°卫星影像分辨率及其几何定位精度,直接决定着成图比例尺大小。
分辨率主要反映对地物的分辨能力,在成图时满足相应比例尺地形图所需的地物要素即可,如5~17m分辨率影像均可满足1:万比例尺成图要求。
分辨率对定位精度影响有限,卫星影像高分辨率未必就有高精度定位⑴°至于几何定位精度,在有控制点条件下,其精度依赖于影像分辨率、控制点精度、数量及分布等因素,摄影测量易于实现。
但对于高精度无控定位,实现难度较大。
一方面取决于星上有效载荷(如姿态测定设备、轨道测定设备等)的精度;另一方面依赖于地面影像摄影测量处理方法°若姿态测定等设备精度较高,利用直接前方交会即可得到高精度的无控定位结果,如WorldView系列卫星等⑵;若受姿态测定等设备精度制约,利用光束法平差则是文章编号:2096-4569(2417)41-0722-44实现无控定位的途径之一⑶°卫星的定位精度,是卫星测绘性能的关键指标。
磁共振成像技术误差来源分析

磁共振成像技术误差来源分析磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种医学影像诊断技术,通过利用原子核磁共振现象,对人体组织进行高分辨率成像。
然而,磁共振成像技术并非完美无缺,误差是其不可避免的特点之一。
本文将对磁共振成像技术中的误差来源进行详细分析。
I. 主磁场不均匀性误差主磁场是磁共振成像的基础,其均匀性对成像质量至关重要。
主磁场不均匀性误差来源于以下几个方面:1. 外部磁场扰动:周围环境的磁场变化会导致主磁场的不均匀性。
例如,建筑结构、电气设备和金属物品都可能产生磁场扰动。
2. 主磁体设计和制造:磁体的设计和制造工艺对主磁场的均匀性有着直接影响。
不完美的磁体制造可能导致主磁场的不均匀性增加。
3. 温度变化:主磁体的温度变化会影响磁场的稳定性和均匀性。
温度变化可能导致磁体局部收缩或膨胀,进而影响主磁场的均匀性。
II. 梯度磁场误差梯度磁场是磁共振成像中用于空间编码的重要组成部分。
梯度磁场误差会导致成像空间定位的不准确性。
以下是几种常见的梯度磁场误差来源:1. 梯度线圈不均匀性:梯度线圈的制造和安装质量会影响梯度磁场的均匀性。
线圈内部导线的尺寸、位置及连接方式都会对梯度场造成影响。
2. 梯度电流漂移:梯度电流的漂移会导致梯度磁场的变化,从而造成成像定位误差。
梯度电流漂移可能是由电源不稳定、导线阻抗变化等因素导致的。
3. 磁铁非线性:梯度磁场与主磁场之间有耦合作用,主磁场的不均匀性会影响梯度磁场的均匀性。
非线性磁铁可以导致梯度磁场的扭曲,从而影响成像空间定位的准确性。
III. 射频场和接收链路误差射频场是磁共振成像中用于激发和接收信号的重要部分。
射频场和接收链路误差可能产生以下误差来源:1. 射频梯度线圈误差:射频梯度线圈的设计和制造质量会影响激发和接收的射频场的均匀性。
线圈内部的导线尺寸、位置和连接方式也会对射频场产生影响。
2. 射频场不均匀性:射频场的不均匀性会导致成像信号的强度和分布出现误差,从而影响成像质量。
提高遥感影像几何纠正的精度的方法

提高遥感影像几何纠正的精度的方法1. 高精度地面控制点:在遥感影像几何纠正过程中,使用高精度测量的地面控制点是提高几何纠正精度的关键。
这些控制点应该具有稳定的地理位置,并采用精确的测量方法进行定位。
2. 精确的数字地面模型(DEM):准确的DEM可以提供地表高程的精确信息,从而帮助更准确地纠正遥感影像的几何畸变。
采用高解析度的DEM和精确的高程测量技术可以获得更准确的DEM。
3. 高精度的相机定位:准确的相机定位参数可以帮助准确地计算遥感影像的几何畸变。
使用精确的GPS定位和惯性导航系统(INS)可以提供准确的相机定位参数。
4. 影像配准:配准是将不同时间或不同传感器采集的遥感影像对齐的过程。
准确配准遥感影像可以减小几何纠正的误差。
5. 消除地层效应:地层效应是由地表材料反射特性的空间变化引起的影像几何畸变。
通过对地层效应进行建模和校正,可以提高遥感影像几何纠正的精度。
6. 改进的坐标转换算法:在进行遥感影像几何纠正时,通常需要将图像坐标转换为地理坐标。
改进的坐标转换算法可以提高几何纠正的精度。
7. 光线校正:光线校正可以消除由光照条件和大气影响引起的影像几何畸变。
通过校正光线条件,可以提高遥感影像几何纠正的精度。
8. 影像去噪:影像中的噪声会影响遥感影像的几何纠正精度。
通过去除噪声,可以提高几何纠正的精度。
9. 优化数据采集:在进行遥感影像数据采集时,应选择适当的传感器和采样参数,以获取具有高空间分辨率和高光谱分辨率的影像数据,从而提高几何纠正的精度。
10. 基于模型的几何纠正:使用几何模型来纠正遥感影像的几何畸变可以提高纠正精度。
常见的几何模型包括多项式模型、仿射模型和透视模型等。
11. 使用多源数据:利用多源数据,如航空影像、卫星影像、地面测量数据等,可以提高几何纠正的精度。
多源数据可以提供更多的几何参考信息,从而减小几何畸变。
12. 定义适当的控制点布局:在选择地面控制点时,应将它们布置在整个影像中以确保均匀覆盖。
高分辨率遥感影像的定位不确定性探析

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露 采 技 27 2 天 矿 术 0- 期 0 ̄
重固 蓄
高分辨率遥 感影像 的定位 不确 定性探析
.
张学东
( 建师 范大学地 理科 学学院 ,福 建 福 州 3 0 0 ) 福 50 7
摘
要 : 间数 据 的不确 定性 已成为遥 感 与 G S研 究 的一 个热 点。高分辨 率影像 的 空间定位 不确 定性 是 空 I
等 局 限性 以及 遥感 信息之 间 的复杂 相关 性 ,决定 了 随着遥感 图像 分辨 率 的提高 ,其作 用 越来 越 明
显 , 别是 遥感 在 G S中发 挥 的作 用越来 越大 。 特 I 由于
遥 感信 息 的数 据是 简化 的二维 信息 数据 ,因此遥 感 信 息 的地学 空间分 析和过 程及反 演具 有不 确 定性 和
在几何校 正 、 面控制 点判读 及 选取等过 程 中 引入 的误 差而 产 生的 , 地 并导 致误 差从 地 形 图传播 到 影像 上 。为
了减 少 高分辨 率影像 定位 的不确 定性 , 通过 使 用手 持 式 G S进行 野 外测 点 , P 来验 证 S O ( .m分 辨 率 ) P T5 25 遥
感影像 空 间定位存 在 的误 差 , 分析其 产生原 因及 与地 形 的关 系等 。 并
关键 词: P ; G S 高分辨 率遥 感影像 ; 定位 不确 定性 ; 析 探 中图分类号 : 3 P2 7 文献标识码 : A 文章编号 :6 1—9 1 2 0 ) 2 —0 4 17 8 6( 0 7 0 0 0— 0 5
多 解 的特点 ( 陈述 彭 ) 。遥 感数据 存在 着 误差 即不确
遥感 成像 的复 杂性 和多 种不 可 控制 因素 的影 响 , 其 精度有 多种 影 响 因素 ,因而研究 遥感数 据 的精 度就
POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析

POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析[摘要]随着pos辅助数字相机航空摄影测量技术的出现并逐渐成熟,这种可大大减少地面控制点、缩短成图周期、节省成本的技术也逐步应用到航空遥感的各个领域中。
本文首先概述了pos系统,深入探讨了pos 系统误差检校。
[关键词]pos系统、航空摄影测量、误差中图分类号:o241.1文献标识码:a文章编号:1009-914x(2013)21-0000-001 pos系统概述高精度定位定向系统(position & orientation system,简称pos系统)是机载雷射探测与测距系统的关键,其核心思想是采用动态差分gps(即differential gps)技术和惯性测量装置imu(即inertial measurement unit)直接在航测飞行中测定感测器的位置和姿态,并经过严格的数据处理,获得高精度的感测器的六个外方位元素,从而实现无或极少地面控制的感测器定位和定向,pos 系统又称gps/imu集成系统。
1.1 pos 辅助航空摄影测量方法该系统由惯性测量装置、航摄仪、机载 gps 接收机和地面基准站 gps接收机四部分构成,其中前三者必须稳固安装在飞机上,保证在航空摄影过程中前三者之间的相对位系不变,如图1所示。
pos辅助航空摄影测量方法主要包括直接定向法(direct georeferencing,简称dg)和pos辅助空中三角测量方法(integrated sensor orientation,简称iso):直接定向法是通过布设检校场对集成系统的误差参数进行检校,进而得到每张像片的高精度外方位元素。
即对检校场进行空中三角测量,得到检校场每张像片的外方位元素值,与利用pos技术直接获取的检校场对应像片外方位元素值进行比较,从而得到偏心角的值和三维坐标系统差改正数。
用得到偏心角的值和三维坐标系统差改正数对整个样区的pos数据处理解算出的每一张像片的三维坐标和角元素进行改正,最后得到每张像片的外方位元素。
卫星影像空间分辨率与成图比例尺的适应性分析

的分辨率 , 通常采用 012mm。式 ( 1)的左边是一般
收稿日期 : 2006211230; 修回日期 : 2007203219 作者简介 : 初艳锋 (19792) ,男 ,吉林德惠人 ,硕士研究生 ,主要从事数字摄影测量 、数字图像处理等研究 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
(11 解放军信息工程大学 测绘学院 ,河南 郑州 450052; 2165015部队 ,辽宁 大连 116023)
摘要 : 对卫星影像空间分辨率与成图比例尺的相关问题进行了探讨 ,并结合案例分析 ,在确定制图比例尺的情 况下 ,如何选取适当空间分辨率的卫星影像 ,为制图提供帮助 ,最后指出了卫星遥感影像目前存在的一些问题 。
实验资料显示 1m 空间分辨率 IKONOS遥感影 像可以制作比例尺为 1∶5 000的影像图 , 0161m 空间 分辨率 QuickB ird遥感影像基本上可以制作比例尺 为 1∶2 500的影像图 。对于这两种影像可以分别使 用 1∶2 500与 1∶1 000比例尺的地形图 ,获取同名点坐 标数据 ,进行几何校正 ,校正后影像可以达到对应几 何精度的要求 [ 1 ] 。空间分辨率为 1m 的遥感影像可 以制作的最大成图比例尺为 1∶4 430,按国家标准分 幅 ,成图比例尺可达 1∶5 000。空间分辨率为 0161m 的遥感影像可以制作的最大成图比例尺为 1∶2 721, 按国家标准分幅 ,成图比例尺基本可达 1∶2 500[ 2 ] 。
遥感影像采用地形图为标准坐标空间 ,采取同 名点对遥感影像进行几何精校正 ,选择地形图上不 变的明显地物标志 (如线状地物交叉点 )作为控制 点 ,首先在遥感影像的四个角选取控制点 ,然后均匀 加密 ,以确保均方根差小于 1个像元 ,每标准分幅选 取 25个左右的控制点 ,然后采用式 ( 2)的二元二次 多项式进行空间几何位置变换 ,最后采用三次卷积 方法对原始影像进行灰度重采样 ,得到带有标准地 理坐标的遥感影像 。
高精度卫星定位技术误差分析与改进策略

高精度卫星定位技术误差分析与改进策略高精度卫星定位技术是现代导航和地理信息系统中的关键技术之一,它通过接收卫星信号来确定接收器在地球上的精确位置。
随着科技的发展,高精度卫星定位技术在各个领域,如测绘、交通、农业、事等,都发挥着越来越重要的作用。
然而,这项技术在实际应用中仍然面临着多种误差源,这些误差源可能会影响到定位的精度和可靠性。
本文将探讨高精度卫星定位技术中的误差分析,并提出相应的改进策略。
一、高精度卫星定位技术概述高精度卫星定位技术主要依赖于全球导航卫星系统(GNSS),如的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧洲的伽利略(Galileo)和中国的北斗导航系统(BDS)。
这些系统通过发射卫星信号,使得地面接收器能够计算出其位置、速度和时间。
1.1 卫星定位技术原理卫星定位技术基于三角测量原理,即通过测量接收器与至少四颗卫星之间的距离,来确定接收器在三维空间中的位置。
接收器通过计算信号传播时间来确定距离,而信号的传播时间与卫星和接收器之间的距离成正比。
1.2 定位技术的应用场景高精度卫星定位技术在多个领域有着广泛的应用,包括但不限于:- 测绘工程:用于地形测绘、土地规划和工程建设。
- 交通导航:提供车辆定位、路线规划和实时导航服务。
- 精准农业:指导农业机械进行精确播种、施肥和收割。
- 事应用:用于定位、导航和武器制导。
二、高精度卫星定位技术的误差分析尽管高精度卫星定位技术在理论上可以提供非常精确的位置信息,但在实际应用中,多种误差源会影响定位的精度。
2.1 卫星误差卫星误差主要包括卫星轨道误差和卫星钟差。
卫星轨道误差是由于卫星轨道模型与实际轨道之间的偏差造成的,而卫星钟差则是由于卫星时钟与标准时间之间的偏差造成的。
2.2 信号传播误差信号传播误差主要包括电离层延迟和对流层延迟。
电离层延迟是由于卫星信号在通过电离层时受到电子密度变化的影响,导致信号传播速度的变化。
对流层延迟则是由于信号在通过对流层时受到温度、湿度和大气压力变化的影响。
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高分辨率影像的空间定位误差分析
高分辨率遥感影像的空间几何精纠正是影像处理的一个重要步骤,其空间定位的误差与不确定性已成为遥感与GIS研究的一个热点。
高分辨率影像的空间定位误差是在几何校正、地面控制点判读和选取、1:1万地形图上地面控制点的坐标读取等过程中引入的误差而产生的,并导致误差与不确定性从地形图上传播到影像上。
为了验证高分辨率影像定位的误差,本文通过使用手持GPS进行野外测点,用实测坐标与SPOT5(2.5m)遥感影像的同名点的空间坐标进行对比,确定两者的一致性,验证SPOT5(2.5m)遥感影像的空间定位。
同时通过两台GPS平行观测,对比同步观测机的数据,分析手持GPS的误差来源以及稳定性对定位精度的影响,并探讨手持GPS测点作为高分辨率影像空间定位的可能性。
标签:高分辨率影像地面标志定位精度误差分析
0 引言
本文的遥感影像是采用法国SPOT5生成的2.5m分辨率的图像产品。
但遥感影像的获取会由于平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲而产生几何畸变,如像元大小与地面大小对应不准确,将给位置配准造成困难。
同时,进行几何校正和数据空间配准时,由于地形图的现势性弱,许多明显地物在地图上都没有显示,很难从地形图上选择符合精度的地面控制点,而且在几何校正的过程中,地面控制点的判读和选取,从1:1万地形图上选取地面控制点坐标的过程,以及使用PCI配准影像产生的误差都会将误差累积传播到最终结果,影响空间定位的精确度。
因此,本文希望通过GPS野外测量与遥感影像数据的误差计算来提高高分辨率影像定位精度。
1 高分辨率遥感影像的几何精纠正
几何精纠正的方法及原理
几何纠正包括粗纠正和精纠正两种,粗纠正根据有关参数进行纠正;经常用的是精纠正。
几何精纠正是将一幅含有几何畸变和比例尺差异的原始遥感影像,通过一种数学变换,生成一幅符合数字化地图实际的新的遥感影像。
几何精纠正的具体方法为: 先在每幅原始遥感影像上选取若干个控制点,再求出这些控制点在数字化地图上对应点的真实坐标,然后把这些已知坐标的控制点代入计算机的校正软件进行运算。
校正运算实际上包含着两个基本的运算过程: 一是将每个原始像素点的行列值换算成它在新生成的遥感影像中的坐标值,二是重新计算出每个原始像素点在新生成的遥感影像中的像元亮度值。
当所有的控制点被选好后,其校正运算的过程由计算机校正软件自动完成。
而控制点的选取则需要人工干预,其选择的准确性与合理性将直接影响到校正的处理效果。
2 东圳水库SPOT5(2.5m)遥感影像图几何纠正过程
2.1 东圳库区概况莆田东圳水库地处闽东南滨海,位于莆田市城厢区常太镇木兰溪支流的延寿溪中游地带,库区流域范围包括了城厢区常太镇大部分,仙游的钟山,游洋两镇的一小部分,以及榜頭镇的一小部分。
地势从西北向东南倾斜,地貌以低山为主,丘陵次之,山间盆地发育其中,库区森林覆盖率达80%以上。
2.2 数据源及处理
2.2.1 数据来源地形图数据:莆田市常太镇,游洋镇,钟山镇和榜头镇的地形图。
地形图标准:比例尺1:10000;54北京座标系3度分带高斯克吕格投影;56黄海高程系;5米等高距;74年版式。
一共有20张地形图。
影像图数据:东圳库区的SPOT5与TM影像融合后的影像图,共三个波段,其空间分辨率是2.5米。
2.2.2 数据处理由于利用扫描仪后的地形图存在扫描仪畸变和图纸变形,为确保整体的精度,把扫描后的文件利用Geoway软件的DRG模块进行纠正,纠正完毕后,在Mapinfo中配准地形图。
2.3 基于PCI的校正具体过程
2.3.1 参数选择:选择经纬度为影像较正单位:“Long/Latitude”,以及Pulkovo1942为基准面。
2.3.2 控制点选取:以配准好的1:1万地形图为基准,在影像图上找出和地形图上地物相匹配的明显地物作为地面控制点。
控制点选取有其要求,要求均匀分布在整个校正区域、特征要固定而明显、数量要足够。
控制点应是在原始影像中均匀分布并能正确识别和定位、在地形图上可精确定位的特征点、特征线(取其中点) 。
如固定的地形地物交叉点、河流拐弯处或交叉处、小岛、塔、桥梁、机场跑道、铁路、水坝和交叉路口等。
其具体数量应根据纠正方法的要求而定。
对于卫星影像的纠正,每景应在20-30个。
控制点不必选太多,要求均匀,在控制点分布较少的地方,误差较大。
同时可能地形图调给的时间与影像图的时间有差距,所以选取的点必要是固定点,即不可能发生变化的点。
控制点的选取很重要,控制点选择好坏,决定误差的大小,影像较正效果的好坏。
寻找控制点,在已经配准后的地形图中得到其坐标,确定后,在PCI的编缉窗口中输入控制点坐标。
在东圳水库整个流域范围内,一共选择了32个控制点(如图一),比较每个控制点的误差,把误差较大的控制点去掉,最终接受了
20个点(如图二),控制点的分布在北面的山区选择控制的误差较大,基本上去除掉,这是受到在山区无明显、固定的地物,不容易选择控制点的影响。
在控制点的数最不少于多项式的系数个数情况下,适当增加GCP的个数,可以提高几何纠正的精度,因此,选取更多的控制点,可以达到更好的效果。
在本次操作中选择的多项式次数为二次,此时的控制点个数可以满足要求,并且其误差是最小的。
假如要研究遥感影像的校正公式,PCI软件提供了导出使用的多项式,以及通过校正得出的多项式的各个系数,同时可以在控制窗口观察控制点在X 和Y 方向上的偏移程度。
3.3.3 执行较正选取重采样的方法:在本次操作中选择最邻近法(Nearest),最后点击“Perform Registration”完成较正。
3.3.4 精度计算以“RMS”的大小来检验得到影象校正效果好坏。
“RMS Error”为误差,单位为像元。
影象的校正效果要达到没有或极小误差的难度比较大,通常情况下,都允许一定范围的校正误差,校正结果在误差范围内的校正影象都是可以使用的。
影象误差是原控制点的坐标与通过变换后坐标的差值。
各点的误差的计算公式如下所示:
RMS=[(Xi-xi)+(Yi-yi)]1/2
Xi,Yi是变换后控制点的坐标,xi,yi是变换前控制点的坐标。
窗口中的RMS Error是总体的误差值,即T是由所有控制点在X方向上的RMS和Y方向上的RMS决定的,如下:
T=(R2x+R2y)1/2
在PCI 的控制窗口中读取的误差RMS Error是校正过后影像的误差,即所有控制点总体误差。
而在前面选取控制点地程中,控制点编缉窗口中可以读取Residual x,y,为每个控制点的在X、Y方向上的总体误差,Error则是单个控制点在X、Y方向上的误差。
在控制点编缉窗口中读取这次操作的误差为0.91,0.90;误差的范围在一个像元内,莆田影像的一个像元大小是2.5*2.5米。
这次操作的结果能够满足精度要求。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。