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高分系列卫星是我国自主研发的高分辨率对地观测系统的重要组成部分,为我国地理空间信息建设和基础测绘提供了强力支撑和可靠保障,在国家安全、灾害监测、基础设施建设等领域发挥了重要作用。即将发射的高分七号(GF-7)将是我国最高空间分辨率和定位精度的立体测绘卫星,采用两线阵高分辨率立体影像以及激光测高数据,可以实现多相机与激光测高协同立体测图。针对GF-7的特点,需要尽早研发星载激光测高数据与光学卫星立体影像复合处理的区域网平差技术。随着国家“一带一路”战略的开展,全球测图重大工程逐渐提上日程。我国青藏高原、云贵高山峡谷、西北沙漠等地区外业测控困难;境外测图因为涉及到其它国家的安全和领土权问题无法获取可靠外业控制点。因此作为实现全球测图的一项重要技术,无地面控制点(简称无控)区域网平差技术日益成为业内研究的热点。在现有的研究中,学者们加入了具有更高无控定位精度的卫星影像、已有GIS数据(DOM和DEM)以及公共地理信息数据(Google Earth影像和SRTM)来改善无控区域网平差的精度。ICESat卫星是NASA设计发射的,用于监测两极和格陵兰岛的冰川厚度变化的一颗激光测高卫星。ICESat卫星可以提供独立的高精度激光高程点数据(标称的高程精度为15 cm),且具有重复测量能力。因此将ICESat激光高程点引入卫星立体影像区域网平差具有非常重要的意义。目前在国内外,激光高程点辅助大范围卫星影像区域网平差的研究刚刚起步,还停留在平差原理和模型的小范围数据试验验证阶段。而现有的无控区域网平差技术在面对大范围区域时,还存在着计算能力有限、定位精度分析不足、精度异常影像数据困扰等问题。针对这些问题,本文研究了 ICESat激光高程点与光学卫星影像联合区域网平差的关键技术,主要贡献和结论包括:(1)ICESat/GLAS激光高程点的自动提取方法。本文提出了一种多信息评价的激光高程点筛选算法。该算法首先以SRTM DEM为参考,通过比较GLAS激光点与对应地理位置SRTM DEM,剔除高程差距在15 m以上和地面坡度大于10°的GLAS激光点;然后根据GLAS产品本身质量参数,保留大气增益参数小于100和饱和度改正参数为0或1的GLAS激光点;最后提取出适用于高程控制的GLAS激光点。利用山东省数据进行试验:提取出GLAS激光点与1:10000参考DEM产品高差均值为0.296 m,中误差为1.223 m。ICESat激光高程控制点在卫星影像测区中的自动量测方法。针对激光点在卫星影像上的光斑范围内的纹理特点提出了两种量测方法,一种是当激光光斑区域的影像纹理丰富时直接采用Harris特征点提取和影像匹配方法形成区域网平差可以使用的高程控制点;另一种则是在激光光斑区域的影像纹理比较匮乏时采用区域增长和影像匹配方法形成一种扩展的面状高程控制约束,即一种扩展的广义高程控制条件。利用山东省资源三号02星卫星影像数据进行试验:证明本文方法可以提取出有效的激光高程控制点。(2)基于网络的分布式区域网平差策略。针对超大范围卫星影像区域网平差,本文研究了适用于网络分布式计算环境下的平差策略:根据ADMM计算框架,将大范围测区的整体平差在附加一致性约束的条件下分解为可以在网络计算环境中并行处理的单个立体像对的区域网平差,充分利用网络中的计算资源,实现更加高效的并行计算。ICESat激光高程点与卫星立体影像的联合区域网平差模型。本文推导了激光点辅助卫星影像立体像对区域网平差的误差观测方程,并将其推广到带有虚拟观测的广义激光高程点误差观测方程。(3)基于词袋模型的精度异常卫星影像自动检测方法。本文提出了一种基于词袋模型的检测方法。选取了 IRS-P5、国产天绘卫星影像和资源三号卫星影像多组数据进行试验,证明这些影像都可以与地理参考影像准确配准。为了验证本文ICESat激光高程点与光学卫星影像联合平差方法的可行性和有效性,选取了山东省全境ICESat/GLAS激光测高数据、天绘一号卫星影像和资源三号02星立体影像进行联合区域网平差试验,并采用外业GPS测量的高精度控制点作为检查点进行精度评定,得到了以下结论:1)ICESat激光高程点作为辅助,可以显著改善光学卫星影像无控区域网平差的高程精度:完全无控情况下,天绘卫星影像区域网平差后检查点高程精度为5.88 m,资源三号02星影像区域网平差后检查点高程精度为3.69 m;加入ICESat激光高程点辅助平差后,前者高程精度可以提高到2.51m,后者高程精度可以提高至1.65 m。2)在测区内布设ICESat高程控制点时,平坦地区沿轨道方向间隔80 km即可,而在山区需要布设尽可能多的ICESat高程控制点。3)加入Google Earth影像和ICESat高程控制点辅助资源三号02星影像区域网平差后,检查点上的高程中误差为1.64 m,误差均值为0.11 m;Google Earth影像和SRTM DEM控制辅助资源三号02星影像区域网平差后,检查点上的高程中误差为2.32 m,误差均值为-1.43 m。ICESat激光点作为高程控制比SRTM DEM作为高程控制更具优势。4)随着卫星影像空间分辨率的提高,ICESat作为高程控制的优势得以体现。