技术摘要：
一种基于有理多项式系数的单幅星载遥感影像目标高度计算方法，包括以下步骤：在遥感影像上获取目标的底部坐标和顶部坐标；通过有理多项式系数确定原始数据像面坐标与地面三维坐标的关系：将目标底部坐标通过有理多项式系数的形式表示；将目标顶部坐标通过有理多项式系  全部
背景技术：
随着城市进程的快速发展，人造建筑物越来越多。与自然形成物体呈  现渐变形状 不同，人造目标普遍具有垂直竖立的特点，例如楼房、碑、塔、  输电线杆等。对于直立型目标 高度信息，现场人工测量难度较大。借用星  载遥感影像可以实现直立型目标高度信息的准 确、客观、快速地获取。 现有基于单幅卫星遥感影像的目标高度计算方法普遍利用目标阴影  长度、太阳 高度角和方位角、卫星高度角和方位角进行计算。 如图1所示，H为建筑物高度，M为建筑物房顶的角点；β为太阳高  度角；θ太阳方位 角；α为卫星高度角； 为卫星方位角；δ为卫星和太阳 的方位角交角；M′为建筑物房顶角点 M的阴影在影像上的位置；M″是建  筑物房顶角点M在影像上成像的位置；M′M″即L为影像上 的建筑物房顶  角点与其阴影的距离。根据卫星成像的几何关系可得如下公式： 在ΔM′M″N中，应用余弦定理可得 M′M″2＝M′N2 M″N2-2M′N*M″N*cosδ 即 L2＝H2ctan2β H2ctan2α-2H2ctanβctanαcosδ 因此，建筑物的高度H为 通过遥感影像正射校正后，消除了太阳方位角和卫星方位角的影响，  即认为太阳 方位角和卫星方位角相等时，上式可简化表示为 H＝L/(ctanβ-ctanα) 因此，计算建筑物的高度需要知道太阳和卫星的高度角、方位角以及  影像上的建 筑物房顶角点与其阴影的距离。 在实现本发明的过程中，申请人发现上述现有单幅遥感影像目标高度  计算技术 存在如下技术缺陷： (1)现有单幅遥感影像高度计算方法需要知道遥感影像成像时卫星  和太阳高度 角，在实际过程中，这两个角度获取难度较大，有些卫星遥感  产品并不会提供影像成像时 刻的卫星高度角和太阳高度角； (2)利用三角函数关系计算目标高度，角度精度对高度计算结果精  度影响较大， 4 CN 111597496 A 说　明　书 2/6 页 而且卫星遥感产品给出成像时刻卫星和太阳高度角的精度无  法保证，因此，利用太阳高度 角和卫星高度角的方法无法获得满意的高度 解算结果。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于有理多项式系数单幅  星载遥感 影像目标高度计算方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少 之一。 为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种基于有理多项 式系数单幅 星载遥感影像目标高度计算方法，包括以下步骤： 在遥感影像上获取目标的底部坐标和顶部坐标； 通过有理多项式系数确定原始数据像面坐标与地面三维坐标的关系： 将目标底部坐标通过有理多项式系数的形式表示； 将目标顶部坐标通过有理多项式系数的形式表示； 基于目标底部经纬度与顶部经纬度一致特点，直接求解正则化目标顶  部高度； 采用正则化公式反变换得到目标顶部绝对高度； 目标顶部高度与底部高度进行差值，得到目标高度。 其中，所述通过有理多项式系数确定原始数据像面坐标与地面三维坐  标的关系， 如下式所示： NumL(P，L，H)＝a1 a2L a3P a4H a5LP a6LH a7PH a8L2 a 29P a10H2 a11PLH   a 312L a LP2 a LH2 a L2P a P3 a PH213 14 15 16 17 a18L2H a P2H a H319 20 Nums(P，L，H)＝c1 c2L c3P c4H c5LP c6LH c7PH c 28L c9P2 c 210H c11PLH   c L312 c LP2 c LH2 c L2P c P3 c PH2 2 213 14 15 16 17 c18L H c19P H c20H3 DenL(P，L，H)＝b1 b2L b3P b4H b5LP b6LH b 2 27PH b8L b9P b H210 b11PLH   b12L3 b LP2 b LH2 213 14 b15L P b16P3 b 2 2 2 317PH b18L H b19P H b20H Den (P，L，H)＝d d L d P d H d LP d LH d PH d L2 2s 1 2 3 4 5 6 7 8 d9P d H210 d11PLH   d12L3 d LP2 d LH2 d L2P d P3 d PH2 d L2H d 2 313 14 15 16 17 18 19P H d20H 其中，an，bn，cn，dn为有理多项式系数的参数，(P，L，H)为正则化的地面  坐标，(X， Y)为正则化的像面坐标。 其中，所述将目标底部坐标通过有理多项式系数的形式表示如下式所 示： 其中，X0，Y0为正则化的目标底部的像面坐标，P0，L0，H0为正则化的目  标底部的地 面坐标，(P0，L0)为其经纬度坐标。 其中，所述目标底部的物方地面绝对高程采用有理多项式系数中的高  程偏移量 或使用DEM数据、雷达测高数据进行插值获得。 其中，所述将目标顶部坐标通过有理多项式系数的形式表示如下式所 示： 5 CN 111597496 A 说　明　书 3/6 页 其中，X1，Y1为正则化的目标顶部的像面坐标，P1，L1，H1为正则化的目标  顶部的地 面坐标。 其中，由于P1＝P0，L1＝L0，则公式中仅正则化的目标顶部高度H1为未  知量，其具体 计算过程如下： 将有理多项式系数转换如下两个公式： NumL(P0，L0，H1)-Y1DenL(P0，L0，H1)＝0 ＝(a20-Y1b )H 320 1  (a10 a14L0 a17P0-Y1(b10 b14L0 b17P0))H 21  (a4 a6L0 a7P0 a11P0L0 a 218L0 a19P 20 -Y1(b4 b6L0 b 2 2 27P0 b11P0L0 b18L0 b19P0 ))H1  ((a1 a2L0 a3P0 a5L0P0 a8L0 a P 2 a 39 0 12L0 a13L 20P0 a15L 20 P0 a 316P0 )  -Y1(b1 b2L0 b3P0 b5L0P0 b8L 20 b 2 39P0 b12L0 b L P 213 0 0 b L 215 0 P0 b16P 30 )) Nums(P0，L0，H1)-X1Dens(P0，L0，H1)＝0 ＝(c20-X1d20)H 31  (c10 c14L0 c17P0-X1(d10 d14L0 d 217P0))H1  (c4 c6L0 c7P0 c11P0L0 c L 2 c 2 0 2 2 2 218 0 19P0 -X1(d4 d6L d7P0 d11P0L0 d18L0 d19P0 ))H1  ((c1 c2L0 c3P0 c5L0P0 c8L0 c9P0 c 312L0 c13L0P 2 c L 2P c P 3)  -X (d d L d P d L P d L 2 d P 2 30 15 0 0 16 0 1 1 2 0 3 0 5 0 0 8 0 9 0 d12L0 d13L 20P0 d 215L0 P0 d P 316 0 )) 将两个公式相减，去除三次项，即得到关于正则化目标顶部高度的一  元二次方 程，如下所示： s2H 21 s1H1 s0＝0； 其中： s2＝(a10 a14L0 a17P0-Y1(b10 b14L0 b17P0))(c20-X1d20)-(c10 c14L0 c17P0-X1(d10 d14L0 d17P0))(a20-Y1b20) s1＝(a4 a L a P a P L a L 2 2 2 26 0 7 0 11 0 0 18 0 a19P0 -Y1(b4 b6L0 b7P0 b11P0L0 b18L0 b19P0 )) (c20-X1d20)  -(c4 c6L0 c7P0 c11P0L0 c 218L0 c 2 2 219P0 -X1(d4 d6L0 d7P0 d11P0L0 d18L0 d19P0 )) (a20-Y1b20) s0＝(c1 c2L0 c3P0 c5L0P0 c 28L0 c P 2 3 29 0 c12L0 c13L0P0 c15L 20 P0 c 316P0  -X1(d1 d2L0 d P d L P d L 2 2 3 2 2 33 0 5 0 0 8 0 d9P0 d12L0 d13L0P0 d15L0 P0 d16P0 ))(a20-Y1b20))  -((a1 a2L0 a3P0 a L P a L 2 a P 2 a 3 2 2 35 0 0 8 0 9 0 12L0 a13L0P0 a15L0 P0 a16P0  -Y1(b1 b2L0 b3P0 b5L0P0 b8L 20 b 29P0 b L 3 b L 2 2 312 0 13 0P0 b15L0 P0 b16P0 ))(c20-X1d20) 采用一元二次方程求解公式得到正则化的目标顶部高度H1。 基于上述技术方案可知，本发明的基于有理多项式系数单幅星载遥感  影像目标 高度计算方法相对于现有技术至少具有如下有益效果的一部分： 对于单幅遥感影像，不需要使用太阳高度角或者卫星高度角信息，仅  根据影像附 带的有理多项式系数信息，即可直接解算目标高度。本发明基  于目标底部和顶部定位信息 一致约束，通过变换有理多项式定位模型，实  现了目标高度的直接解算。本发明不需要使 用卫星或太阳与目标的空间三  角关系，计算精度较高；对目标本体直接进行观测，不需要 目标的阴影信  息，计算过程简便、高效。 6 CN 111597496 A 说　明　书 4/6 页 附图说明 图1为现有技术中的基于太阳高度角和卫星高度角的目标高度计算过 程示意图； 图2为本发明基于有理多项式系数的单幅星载遥感影像目标高度计算  方法流程 图； 图3为本发明实施例的2016年12月9日高分二号卫星拍摄北京地区  遥感影像缩略 图； 图4为本发明实施例的实物坐标的示意图。