高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖分析研究

古力波斯坦·阿布都熱合曼

新疆維吾爾自治區(qū)第二測繪院三分院 新疆 烏魯木齊 830001

正文：

引言：在高分辨率衛(wèi)星影像不斷發(fā)展的背景下，為航天遙感技術(shù)的發(fā)展提供了新方向，具有實效性高、實用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)獲取容易、成本低、效率高等特點。為地理信息快速提取帶來了新的契機(jī)，深受地圖學(xué)、資源環(huán)境、大型基礎(chǔ)建設(shè)等領(lǐng)域的好評和青睞。但高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖過程中涉及的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)復(fù)合性、多樣性等，大大增加了立體測圖的難度，必須尋找更加新穎的立體測圖方法和技術(shù)，才能滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

1、高分辨率衛(wèi)星影像的誤差來源和幾何校正

1.1 誤差來源

在遙感技術(shù)、光電技術(shù)、傳感器技術(shù)等不斷發(fā)展的背景下，高分辨率衛(wèi)星影像正向著高精度、多光譜的方向發(fā)展。影像數(shù)據(jù)也得到了廣泛重視。但仍有測量誤差的存在，主要來源體現(xiàn)在以下三個方面：其一，測區(qū)地形起伏過大，或者較高的建筑物比較多，導(dǎo)致比例尺發(fā)生了變化；其二，在攝影過程中，傳感器姿態(tài)或者方向發(fā)生了較大變化；其三，傳感器內(nèi)部發(fā)生較大誤差，引起了高分辨率衛(wèi)星影像的幾何畸變。

1.2 幾何校正

在高分辨率衛(wèi)星影像中存在很多誤差變形的問題，如果作為地形圖使用時，需要校正特定的制圖網(wǎng)格之上。所謂校正指的是找到同名地物點，然后在不同制圖格網(wǎng)之間以解析表達(dá)的數(shù)學(xué)關(guān)系。而數(shù)字校正則指的是通過計算機(jī)軟件，對高分辨率衛(wèi)星影像中的每個單元都進(jìn)行解析校正處理，按照校正變換公式，高分辨率衛(wèi)星影像陣列中的像元進(jìn)行合理挪動，從而達(dá)到校正的目的[1]。但通過校正后的高分辨率衛(wèi)星影像元無法體現(xiàn)規(guī)則格網(wǎng)排列，必然會引發(fā)新的像元重疊或者缺失現(xiàn)象。所以，在具體校正過程中，還要對高分辨率衛(wèi)星影像的亮點重新采樣，按照規(guī)則格網(wǎng)中的要求重新配賦各個像元的亮度值。

2、高分辨率衛(wèi)星影像分析

2.1 測區(qū)概述

某高分辨率衛(wèi)星影像測區(qū)，總面積為98.67km2。

2.2 高分辨率衛(wèi)星影像資料分析

在該測區(qū)采用的高分辨率衛(wèi)星影像質(zhì)量為World View-1，分辨率為0.5m，帶有RPB參數(shù)文檔，具體的衛(wèi)星影像參數(shù)為：數(shù)據(jù)類型為Geo0.5m Stereo；選擇的像元大小為0.5m；處理級別達(dá)到Geo Stereo1.2；數(shù)據(jù)深度為11bit；動態(tài)范圍調(diào)整為Off；數(shù)據(jù)介質(zhì)為DVD；投影方式為UTM；采集深度為60°～90°，云量低于10%。

3、高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖

3.1 嚴(yán)格控制測量

在本次高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖過程中，在GEOEYE粗糾正影像之上合理布置像控點。根據(jù)高分辨率衛(wèi)星影像測量情況，對各個像控點進(jìn)行室內(nèi)選標(biāo)，制作像控片，在野外選擇了刺點，保證像控片的質(zhì)量。采用GPS+GPS -RTK技術(shù)對高分辨率衛(wèi)星影像中的像控點進(jìn)行全面施測，對GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的處理，然后計算出每個像控點的具體坐標(biāo)。在本測區(qū)監(jiān)測過程中，外業(yè)像控點、檢查點等都按照1：10000比例尺進(jìn)行施測，以滿足像控點Geo Stereo1.2等級觀測的要求[2]。

3.2 檢查點測量作業(yè)技術(shù)

每幅高分辨率衛(wèi)星影像在檢查點測量過程中，施測的檢查點不能低于25個，均勻分布在影像圖中。每個檢查點點位目標(biāo)需要在高分辨率衛(wèi)星影像上進(jìn)行明顯、清晰、易讀，并進(jìn)行實地定位和測量，保證數(shù)據(jù)符合實際地形的要求。所選擇的點位要盡量易于達(dá)到，便于放置測量儀器，測量點位要盡量選擇在視野開闊的區(qū)域，并遠(yuǎn)離較大功率的無線電發(fā)射源和水域，避免影響測量的精度。點位附件要有明顯的地物，避免影響避免發(fā)生混淆或者無法找到的問題。像控點需要在高分辨率衛(wèi)星影像控制片上進(jìn)行選點、刺點、量測等，并切實做標(biāo)記。

3.3 區(qū)域網(wǎng)平差

本測區(qū)高分辨率衛(wèi)星影像屬于典型的加密單元，利用IMAGEINFO軟件進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差處理，利用現(xiàn)有的4個像控點進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差計算，解算出各個連接點、像控點、檢查點、加密點的三維坐標(biāo)，然后根據(jù)外業(yè)提供像控點檢查的結(jié)果，對區(qū)域網(wǎng)平差精度進(jìn)行全面檢驗[3]。在本次測區(qū)中共利用了4控制點，140個連接點，其中控制點在測區(qū)四角，連接點則在高分辨率衛(wèi)星影像中均勻布置。

3.4 制作DEM

制作DEM是高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖的重點，先進(jìn)性立體采集，然后利用等高線、高程點、特征點等在Arcmap的整合和處理，從而形成GRID格式，然后再進(jìn)行分幅裁切，即可達(dá)到DEM。

3.5 制作DOM

在DEM中根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)可獲得衛(wèi)星參數(shù)文件和加密點定向數(shù)據(jù)，然后在再用ERDAS衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理軟件，對高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行像素微分糾正處理。在多光譜衛(wèi)星影像多以全色正射影像為基礎(chǔ)，通過從影像到影像糾正技術(shù)就可以實現(xiàn)對多光譜衛(wèi)星影像的糾正處理。通過ERDAS軟件進(jìn)行影像的相互融合，再通過接邊、調(diào)色、拉等一系列處理后，即可形成標(biāo)準(zhǔn)圖幅的DOM。

4、精度檢測

當(dāng)高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖完成后，還要進(jìn)行平面精度、高程精度的對比檢測，本測區(qū)共檢測了75個平面檢測點，誤差為±2.34m，規(guī)范限差為±5m，滿足要求。高程檢測點位120個，誤差為±0.56m，規(guī)范限差為0.35m，并沒有達(dá)到設(shè)計要求[4]。

結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合理論實踐，分析了高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖，分析結(jié)果表明，高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖得到的數(shù)據(jù)精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)攝影測量，但高程仍然無法達(dá)到限差的要求，平面位置精度可滿足1：10000基礎(chǔ)測繪的要求。通過高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)可大幅度降低外業(yè)工作量，分辨率也更高，比較符合色彩影像數(shù)據(jù)的要求，提升了高分辨率衛(wèi)星影像立體測圖的使用價值，值得大范圍推廣應(yīng)用。