高分辨率卫星影像立体测图分析

摘要：随着我国传感器技术、光电技术及遥感技术的不断发展与进步，卫星遥感影像技术开始朝着高分辨率、多光谱、高精度方向发展，各行各业对于遥感数据的重视程度也在不断提升。高分辨率卫星立体影像技术的出现和发展，为基础测绘生产工作提供更加可靠、全面、全新的数据资料，对多数据源采集工作进行研究、指导地理数据信息的生产与更新是未来我国测绘技术发展的主流方向。本文通过试验的方式探讨高分辨率卫星影像立体测图分析问题，从而促进我国遥感测图工作实现顺利发展和进步。

关键词：高分辨率；卫星影像；立体测图

由于卫星立体遥感影像有着较大的覆盖面积，且控制点使用较少，因而能充分满足测图精度方面的要求，并且能使外业控制测量的总体工作量在一定程度上减少。其主要提供核线影像，能在一定程度上节省了模型恢复时间，并且提升了总体的生产效率。[1]由于卫星遥感影像本身的获取周围就很短，所以通过卫星影像开展立体测图作业能够在一定程度上节约前期的数据订购、处理分析及外业控制的时间，有着良好的现势性，并且能获得相应的经济利益。

高分辨率卫星影像通过数字摄影测量系统以及卫星立体测图研究、工艺流程以及生产作业的方法与手段，从而使高分辨率卫星立体遥感影像在实际的地形测图生产过程中得到应用，为地形测绘生产中遥感影像的应用奠定重要基础，最终为生产、更新中小比例尺的地形图提供新的思路与技术途径，并且为加速信息化社会建设提供更加快捷、高效的技术手段，这也是本次试验开展的主要目标。

1 试验区域与卫星影像资料简介

试验区域：设定的测试区域的总面积大约为101km2。

卫星影像资料：试验区域的卫星影像资料为WorldView-1，0.5m分辨率立体像对，具体的各项影像参数见表1。

表1 各项影像参数资料

项目 数据参数信息

选择像元大小 0.5m

数据类型 Geo 0.5m Stereo

数据位深 11bit

动态调整 Off

处理级别 Geo Stereo 12

数据介质 VCD/DVD

许可类型 Single license

采集高度角 60°～90°

摄影方式 UTM

云量 ≤10%

坐标格式 十进制

目标区域坐标 42°05’00’’～42°11’00’’

（纬度，经度） 80°02’00’’～80°11’00’’

2 基于卫星影像的立体测图工艺流程

基于卫星影像的立体测图工艺流程见图1。

图1 基于卫星影像的立体测图工艺流程

3 具体试验项目及方式

3.1 控制测量

第一，在GEOEYE粗纠正影像上将像控点布设完成；第二，开展室内像控点的选标工作，同时制作出像控片，做好野外选刺，并对像控片进行整饰；[2]第三，采用GPS-RTK或GPS对像控点进行施测；第四，分析并处理GPS外观数据信息，同时对像控点坐标进行科学计算；第五，对于检查点与外业像控点依据施测比例为1：10000测绘像控点平高点等级进行控制测量。

3.2 检查点测量方面的技术要求

第一， 任意一幅图在施测时的检测点应当超过24个，并且尽量要求检测点分布均匀；第二，点位应当易于到达，同时要求视野开阔，便于测量仪器设备的放置，同时要求与水域和功率较大的无线电发射源相隔较远；[3]第三，影响上的点位目标要求清晰、明显、易读，要求在实地方便测量与定位；第四，应当在像控片上进行控制点的选择、刺点以及测量，同时还应当切实进行点位标记工作，将点位略图绘制出来。对于检查点同样也应当做好点位标记；第五，选择点位时应当在相对固定的地方，并且位置显眼，

3.3 区域网平差

将本次研究项目区域的卫星影像作为加密单元，采用IMAGEINFO这款专业的软件系统，通过已有的像控点利用区域网平差，将加密点、像控检查点以及连接点的三维坐标计算出来。依据外业所获得的像控检查点的最终成果，对区域网平差的精度进行准确检验。[4]在本次试验区域总共利用了控制点4个，连接点138个，测区的四周都有控制点分布，并且在立体像对中连接点都有十分均匀的分布。

3.4 DEM及DOM制作

DEM制作首先需要立体采集，并在SRCMAP中通过登特征线、高程点及等高线进行，然后生成GRID格式，最后分幅裁剪。

DOM制作需要借助IMAGEINFO软件，综合分析与计算DEM成果。[5]参照卫生轨道各项参数在分析计算后得到的参数文件以及有关加密点方面的数据，借助ERDAS卫星影像处理软件的作用，然后对GEOEYE影像中的像素进行微分纠正。

多光谱卫星影像则在已经纠正完善好的全色正射影像基础上对多光谱卫星影像作正确的配准纠正，然后利用影像处理软件融合影像，最后应用PS作拉伸、调色、接边等处理生成标准比例与幅度的DOM。

3.5 生产数字线划图

数字线划图的采集依据比例为1：10000的航空摄影测量规定的相关技术要求进行。

4 精度检测及成果分析

4.1 精度检测

对于借助高分辨率卫星影像立体测图技术获得的数字线划图成果，当外业施测的相关检测点引入之后，应当对比并检测其高程精度与平面精度。[6]本次试验共计引入了73个外业施测平面检测点，共计引入了118个高程检测点。不停的检测点对应的精度情况见表2。

表2 测图精度检测统计表 （单位：m）

坐标 检测点数量 中误差 规范限差

平面 73 ±2.335 ±5.000

高程 118 ±0.559 ±0.034

4.2 精度分析

通过一系列分析与比较可知，如果将实际外业检测工作中的平面坐标与检测点的高程视作真实的数值，那么通过高分辨率卫星遥感影像立体测图得到的生产数字线划图成果的平面位置中的误差大约为±2.335m，成果的高程精度误差为0.559m。因此可以说，平面位置精度至少要可以满足比例为1：10000的基础测绘的各项需求。

进行同等范围中的1：10000的基础测绘成果测绘，以往的航空摄影测量方法至少要在外业布设25个像控点，然而通过高分辨率卫星遥感影像进行立体测图的外业工作效率则是以往航空测量手段外业测量效率的5倍以上，极大地缓解了外业工作人员的压力及工作量，大大提升了工作效率。

结论：

本次研究试验充分证明，由高分辨率卫星遥感影像技术获得的高程精度与较为传统的航空摄影技术得到的高程精度相比具有显著的优点，但其依然难以满足实际测量中规范限定的有关限差方面的要求，但在平面位置精度方面则能充分满足比例为1：10000基础测绘成果提出的各项要求。此外，通过高分辨率卫星遥感影像数据的应用，能够使得外业工作量得到大幅度减少，并且能够可以获得具有更高分辨率的彩色影像数据。

参考文献：

[1]范兰，赵巍，陈杰，王海燕.P5卫星影像立体测图的试验和分析[J].测绘通报，2013，02：54-58.

[2]毛文军，左正一.高分辨率立体卫星影像测绘应用潜力分析[J].矿山测量，2013，01：1-2+7.

[3]虞欣，贾光军，陈倬.基于有理函数和像方仿射变换组合模型的高分辨率卫星影像区域网平差[J].测绘通报，2010，10：4-6+10.

[4]张海涛，贾光军，虞欣.基于GeoEye-1卫星影像的立体测图技术研究[J].测绘通报，2010，12：43-46.

[5]王铁军，马治，任思思.Pleiades卫星影像测图能力与精度分析试验研究[J].测绘与空间地理信息，2013，12：96-98.

[6]汪韬阳，张过，李德仁，江万寿，唐新明，刘学林.资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较[J].测绘学报，2014，04：389-395+403.