李璐 劉碩

摘 要：通過用試驗(yàn)區(qū)的IKONOS影像建立立體像對(duì)，進(jìn)行立體測(cè)圖實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過精度統(tǒng)計(jì)，得到用IKONOS立體像對(duì)能達(dá)到1∶1萬立體測(cè)圖精度要求的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：影像 測(cè)圖研究 遙感影像

中圖分類號(hào)：P23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（c）-0062-02

由于貴州省現(xiàn)用于進(jìn)行1∶1萬基礎(chǔ)測(cè)繪3D產(chǎn)品生產(chǎn)的航攝資料多為1998年至2002年拍攝的老航片，現(xiàn)勢(shì)性較差，且普遍有影像陰影較大，有云遮擋，或是在掃描過程中有變形等現(xiàn)象，對(duì)立體測(cè)圖有很大影響。而由于貴州地形復(fù)雜，氣候條件不佳，如選擇重新進(jìn)行航空拍攝很多條件較難達(dá)到，且成本較大。

高分辨率衛(wèi)星立體遙感影像為基礎(chǔ)測(cè)繪生產(chǎn)提供了新的數(shù)據(jù)源。相對(duì)于傳統(tǒng)的航攝影像來說，高分辨率衛(wèi)星立體遙感影像的優(yōu)勢(shì)主要有：獲取周期短，影像覆蓋范圍大，可全天候獲取不受時(shí)間地區(qū)限制，訂購簡便，處理方便，影像為數(shù)字格式無需再進(jìn)行掃描處理等。

本次實(shí)驗(yàn)在花溪選了一個(gè)試驗(yàn)區(qū)，用IKONOS影像建立了立體像對(duì)，在此立體像對(duì)基礎(chǔ)上進(jìn)行1∶1萬立體測(cè)圖，進(jìn)行了精度統(tǒng)計(jì)，并得出結(jié)論。

1 資料分析

1.1 IKONOS衛(wèi)星影像簡介

IKONOS衛(wèi)星由美國Spaceimage公司發(fā)射，衛(wèi)星飛行高度為680 km，每天繞地球14圈。衛(wèi)星上裝有柯達(dá)公司制造的數(shù)字相機(jī)，相機(jī)的掃描寬度為11 km，可采集1 m分辨率的全色波段黑白影像和4 m分辨率的多波段影像，并可提供立體影像。

IKONOS提供的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)一般為經(jīng)過處理的“準(zhǔn)核線”數(shù)據(jù)，立體像對(duì)的重疊度約為100%，灰度取值為11bits，以tiff 16bits格式記錄，每個(gè)像對(duì)除兩個(gè)tiff影像數(shù)據(jù)外，還有兩個(gè)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星軌道參數(shù)文件，文件名為“*_rpc.txt”（其中*為相應(yīng)的影像名），記錄了衛(wèi)星獲取影像時(shí)的軌道參數(shù)，用以建立影像立體模型與地面模型的關(guān)系。

1.2 試驗(yàn)測(cè)區(qū)概況

本試驗(yàn)測(cè)區(qū)位于貴陽市花溪區(qū)磊莊機(jī)場(chǎng)附近，覆蓋面積約為49 km2。測(cè)區(qū)內(nèi)道路成網(wǎng)，交通較為發(fā)達(dá)，有106省道和貴昆鐵路貫穿其中，居民地較多，均沿道路分布，水系有松柏山水庫和天河潭等，地貎以丘陵為主，植被多為旱地和稻田。

1.3 影像資料分析

本次影像的拍攝時(shí)間為2010年3月26日，資料較新，影像紋理清晰，無云遮擋，能滿足1∶1萬立體測(cè)圖要求。

2 試驗(yàn)技術(shù)流程

IKONOS衛(wèi)星立體影像測(cè)圖的生產(chǎn)流程和傳統(tǒng)航片測(cè)圖的流程差不多，不同之處在于IKONOS衛(wèi)星影像是經(jīng)過處理的核線影像，可通過衛(wèi)星參數(shù)RPC文件定向，重疊度大，影像覆蓋面廣。我們選用適普公司的VirtuoZo軟件進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，VirtuoZo帶有專門的高分辨率衛(wèi)星影像處理模型RPC模塊。在VirtuoZo下采用的試驗(yàn)技術(shù)流程如圖1。

3 精度統(tǒng)計(jì)分析

我們?cè)O(shè)定了三種實(shí)驗(yàn)方案，通過使用不同數(shù)量和不同分布情況的控制點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)定向恢復(fù)立體模型，根據(jù)精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析應(yīng)用IKONOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)立體測(cè)圖的精度，并確定出最佳控制方案。

（1）使用9個(gè)控制點(diǎn)，其分布情況如圖2。

（2）使用4個(gè)控制點(diǎn)，分布在像對(duì)的四角，如圖3。

（3）只使用一個(gè)控制點(diǎn)，處于像對(duì)的中心，如圖4。

在實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)用RTK均勻的實(shí)測(cè)了24個(gè)檢查點(diǎn)，分別與三種實(shí)驗(yàn)方案的立體模型下的同名點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，對(duì)量測(cè)出的結(jié)果用以下公式進(jìn)行中誤差計(jì)算：

中誤差

其中，n表示點(diǎn)數(shù)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)證明，IKONOS衛(wèi)星立體影像可以滿足貴州省1∶1萬立體測(cè)圖的精度要求，具體分析如下。

首先，在量測(cè)精度方面，通過精度分析可知，用9個(gè)或4個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)定向恢復(fù)立體模型的量測(cè)精度都可達(dá)到1∶1萬地形圖的量測(cè)精度要求。其次，在影像質(zhì)量方面，IKONOS衛(wèi)星影像為1 m的高分辨率衛(wèi)星影像，具有較高的清晰度和豐富的紋理，比我們通常使用的普通航測(cè)相機(jī)掃描結(jié)果更易于判讀。再次，衛(wèi)星影像的覆蓋面積較大，用少量控制點(diǎn)就可達(dá)到精度要求，從一定程度上減少了外業(yè)工作量；在內(nèi)業(yè)處理時(shí)省去了內(nèi)定向、相對(duì)定向、核線影像生成等步驟，節(jié)省了內(nèi)業(yè)處理的時(shí)間；衛(wèi)星影像現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)，使外業(yè)調(diào)繪的工作量減少了70%以上。從這幾方面來說都提高了作業(yè)的效率。此外，衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取周期短，訂購手續(xù)方便，只需提供目標(biāo)區(qū)域的經(jīng)緯度范圍和所需數(shù)據(jù)類型及可。且具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，每平方公里約為550元。

當(dāng)然，在使用衛(wèi)星立體影像測(cè)圖的過程中也有一些必須要注意的問題。第一，模型的精度與兩個(gè)因素有關(guān)，RPC參數(shù)和野外控制點(diǎn)的分布，衛(wèi)星影像中的每個(gè)掃描線有一個(gè)RPC參數(shù)，整幅影像有多少條掃描線就有多少與之對(duì)應(yīng)的RPC參數(shù)，但它們間會(huì)有一定的相關(guān)性，我們的每個(gè)體像對(duì)只能應(yīng)用一個(gè)RPC參數(shù)，這參數(shù)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，影像面積太大，這個(gè)參數(shù)就不精確，因此定購數(shù)據(jù)每個(gè)像對(duì)的蓋面積應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。同時(shí)野外控制點(diǎn)的控制范圍應(yīng)覆蓋測(cè)繪區(qū)域，確保立體模型的絕對(duì)定向精度。第二，減小人為因素對(duì)量測(cè)精度的影響，因?yàn)橛跋穹直媛蕿? m，所以人的測(cè)量誤差對(duì)測(cè)圖精度也有一定影響，所以提高作業(yè)員的素質(zhì)，減小人為因素誤差，也能相應(yīng)的提高產(chǎn)品精度。

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