궤도기반 센서모델을 이용한 SPOT 위성 궤도모델링 정확도 분석

Accuracy analysis of SPOT Orbit Modeling Using Orbit-Attitude Models

현재 위성영상에서 정확한 위치정보를 얻고자 할 때 일반적으로 위성영상에 대응되는 지상에서의 위치 정보, 즉 지상기준점이 필요하다. 이 논문에서는 지상기준점 없이 영상의 위치 정보를 얻기 위하여 동일궤도에서 연속적으로 촬영한 위성영상들 중에서 한 위성영상의 획득한 기준점으로 모델을 수립한 뒤, 수립된 센서모델을 동일궤도상의 다른 영상에 적용할 때의 센서모델의 정확도를 분석하고자 한다. 분석에 사용한 센서모델은 궤도기반센서모델을 사용하며, 여러 위성의 위치 자세 내삽법 및 미지수조합을 시험하여 궤도모델링에 적합한 내삽법(interpolation)과 최적의 미지수 조합을 알아보고자 했다. 실험은 총 420Km의 길이에 해당하는 SPOT-3의 영상 7장과 GPS수신기에서 취득한 기준점을 사용하였다. 실험결과 단일영상에서는 내삽법과 미지수 조합에 따른 결과의 차이는 크게 나타나지 않았으나 궤도모델링 시에는 미지수 조합과 자세와 위치의 내삽법에 따라 다양한 결과가 나타남을 알 수 있다. 또한 적절한 미지수조합과 내삽법을 사용하면 한 영상에서 추출한 기준점만으로 총 420Km의 궤도를 정확하게 모델 할 수 있음을 알 수 있었다.

Conventionally, in order to get accurate geolocation of satellite images we need a set of ground control points with respect to individual scenes. In this paper, we tested the possibilities of modeling satellite orbits from individual scenes by establishing a sensor model for one scene and by applying the model, which was derived from the same orbital segment, to other scenes that has been acquired from the same orbital segment. We investigated orbit-attitude models with several interpolation methods and with various parameter sets to be adjusted. We used 7 satellite images of SPOT-3 with a length of 420km and ground control points acquired from GPS surveying. Results of the conventional individual scene modeling hardly introduced differences among different interpolation methods and different adjustment parameter sets. As the results of orbit modeling, the best model was the one with Lagrange interpolation for position/velocity and linear interpolation for attitude and with position/angle bias as parameter sets. The best model showed that it is possible to model orbital segments of 420km with ground control points measured within one scene (60km).