李向英 隋雪蓮
摘 要:隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,在立足衛(wèi)星基本性能的分析結(jié)果,以雷達(dá)衛(wèi)星物理模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的無(wú)控定位精度以及依托無(wú)控定位成果生產(chǎn)可見(jiàn)光衛(wèi)星影像的精度進(jìn)行了評(píng)估。
關(guān)鍵詞:物理模型 定位精度 評(píng)估
中圖分類(lèi)號(hào):TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)02(c)-0048-02
由于成像機(jī)理不受氣象條件影響的特點(diǎn),雷達(dá)衛(wèi)星影像在國(guó)土測(cè)繪中一直獨(dú)具特色。然而,受限于分辨率問(wèn)題,雷達(dá)影像的推廣受到一定限制。近幾年,隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,如TerraSARX、Radarsat2、COSMO等,雷達(dá)衛(wèi)星影像的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣,相應(yīng)的,對(duì)于高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,通過(guò)基于物理模型的精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的定位精度進(jìn)行了評(píng)估。
1 TerraSARX衛(wèi)星簡(jiǎn)介
TerraSARX衛(wèi)星影像是目前我國(guó)商用遙感衛(wèi)星服務(wù)領(lǐng)域中少數(shù)的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像產(chǎn)品之一。TerraSARX衛(wèi)星影像憑借1米的分辨率優(yōu)勢(shì)和X波段對(duì)地物細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力以及雷達(dá)衛(wèi)星獨(dú)有的不受天候氣象影響的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在我國(guó)的測(cè)繪制圖領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮出獨(dú)具特色的作用。
TerraSARX衛(wèi)星提供三種模式的影像產(chǎn)品,即16米分辨率的ScanSAR模式影像產(chǎn)品、3米分辨率的StripMap模式影像產(chǎn)品和1米分辨率的SpotLight模式影像產(chǎn)品。
StripMap模式影像產(chǎn)品分辨率為3 m。該產(chǎn)品幅寬,在單極化成像時(shí)為30 km,雙極化模式成像時(shí)為15 km。該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)景長(zhǎng)度為50 km,標(biāo)準(zhǔn)掃描帶長(zhǎng)為1650 km,最長(zhǎng)持續(xù)拍攝時(shí)間內(nèi)可提供4200 km長(zhǎng)的條帶數(shù)據(jù)。StripMap模式影像產(chǎn)品的極化模式包括單極化(VV、HH)、雙極化(HH/VV、HH/HV、VV/VH)和全極化(HH/VV/HV/VH)等。該模式產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集范圍在南北緯15~60 °之間,最佳采集范圍在南北緯20~45 °之間。
2 TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像定位精度評(píng)估
2.1 TerraSARX衛(wèi)星的物理模型
科學(xué)、嚴(yán)密、合理的模型是實(shí)現(xiàn)傳感器精度指標(biāo)的關(guān)鍵,是達(dá)到精確定位目的的根本保證。如果在模型設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,能夠盡可能的對(duì)誤差源予以考慮,則可在最大限度上消除測(cè)繪過(guò)程中的系統(tǒng)誤差。我們以嚴(yán)格的雷達(dá)衛(wèi)星物理模型作為定位解算基礎(chǔ),使模型中的每一要素都具備實(shí)際的物理意義。
2.3 評(píng)估結(jié)論
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與控制點(diǎn)精度比較,平面和高程的中誤差均小于5 m。
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與航外檢查點(diǎn)精度比較,平面和高程的定位精度優(yōu)于10 m,高程定位精度優(yōu)于5 m。
對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),盡管實(shí)驗(yàn)中兩批次控制點(diǎn)的比較體現(xiàn)出明顯差異,但是,必須注意到在3 m分辨率影像基礎(chǔ)上的精度檢查環(huán)節(jié),判讀誤差的存在不可避免。
從兩次統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,在加入判讀帶來(lái)的0.5~2像元誤差,即1.5~6 m的判讀誤差。(判讀誤差系由對(duì)一定作業(yè)人員群體的相關(guān)判讀實(shí)踐統(tǒng)計(jì)取得)
因此,在考慮了判讀誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后,可以認(rèn)為,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型,TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的平面定位精度基本可以滿(mǎn)足1∶25000比例尺制圖平面限差7.5 m的精度要求。
需要注意的是,相較平面精度,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型解算的TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的高程定位精度,僅滿(mǎn)足1∶50000比例尺制圖高程限差要求,無(wú)法取得的精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
[1] 魏中銓.合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星[M].北京:科學(xué)出版社,2001.
[2] 肖國(guó)超,等.雷達(dá)攝影測(cè)量[M].北京:解放軍出版社,2001.
[3] 王超.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].科學(xué)出版社,2002.
[4] Kuala Lumpur.TerraSAR-X Mapping Course.2011.
[5] 高力,SAR攝影測(cè)量處理的基本方法和實(shí)踐[D].解放軍信息工程大學(xué),2004.
[6] Thierry Toutin,Laurence Gray State-of-art of elevation extraction from satellite SAR data,Canada Centre for Remote Sensing.
[7] F.Lberl.Radargrammetric processing[M].Artech House,1990.
[8] 張翠.高分辨率SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別方法研究[D].國(guó)防科技大學(xué),2003.
[9] 周月琴,鄭肇葆,李德仁,等.SAR圖像立體定位原理與精度分析[J].遙感學(xué)報(bào),1998,2(4).
[10] 袁孝康,星載合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)定位研究[J].上海航天,2002(1):1-7.
[11] 周金萍,唐伶俐.星載SAR狀態(tài)矢量的兩種求解算法及其在像素定位中的應(yīng)用[C]//第十二屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)是交流會(huì).2000.
[12] EarthView-Remote Sensing Image Processing and Analysis Software.http://atlsci.com/products/earthview.html.
[13] 舒寧.微波遙感原理[M].武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,2003.
[14] ASTRIUM,TerraSAR-X Radargrammetry Module Production Training,2010.
[15] ASTRIUM,F(xiàn)rame camera description,2010.endprint
摘 要:隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,在立足衛(wèi)星基本性能的分析結(jié)果,以雷達(dá)衛(wèi)星物理模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的無(wú)控定位精度以及依托無(wú)控定位成果生產(chǎn)可見(jiàn)光衛(wèi)星影像的精度進(jìn)行了評(píng)估。
關(guān)鍵詞:物理模型 定位精度 評(píng)估
中圖分類(lèi)號(hào):TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)02(c)-0048-02
由于成像機(jī)理不受氣象條件影響的特點(diǎn),雷達(dá)衛(wèi)星影像在國(guó)土測(cè)繪中一直獨(dú)具特色。然而,受限于分辨率問(wèn)題,雷達(dá)影像的推廣受到一定限制。近幾年,隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,如TerraSARX、Radarsat2、COSMO等,雷達(dá)衛(wèi)星影像的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣,相應(yīng)的,對(duì)于高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,通過(guò)基于物理模型的精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的定位精度進(jìn)行了評(píng)估。
1 TerraSARX衛(wèi)星簡(jiǎn)介
TerraSARX衛(wèi)星影像是目前我國(guó)商用遙感衛(wèi)星服務(wù)領(lǐng)域中少數(shù)的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像產(chǎn)品之一。TerraSARX衛(wèi)星影像憑借1米的分辨率優(yōu)勢(shì)和X波段對(duì)地物細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力以及雷達(dá)衛(wèi)星獨(dú)有的不受天候氣象影響的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在我國(guó)的測(cè)繪制圖領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮出獨(dú)具特色的作用。
TerraSARX衛(wèi)星提供三種模式的影像產(chǎn)品,即16米分辨率的ScanSAR模式影像產(chǎn)品、3米分辨率的StripMap模式影像產(chǎn)品和1米分辨率的SpotLight模式影像產(chǎn)品。
StripMap模式影像產(chǎn)品分辨率為3 m。該產(chǎn)品幅寬,在單極化成像時(shí)為30 km,雙極化模式成像時(shí)為15 km。該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)景長(zhǎng)度為50 km,標(biāo)準(zhǔn)掃描帶長(zhǎng)為1650 km,最長(zhǎng)持續(xù)拍攝時(shí)間內(nèi)可提供4200 km長(zhǎng)的條帶數(shù)據(jù)。StripMap模式影像產(chǎn)品的極化模式包括單極化(VV、HH)、雙極化(HH/VV、HH/HV、VV/VH)和全極化(HH/VV/HV/VH)等。該模式產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集范圍在南北緯15~60 °之間,最佳采集范圍在南北緯20~45 °之間。
2 TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像定位精度評(píng)估
2.1 TerraSARX衛(wèi)星的物理模型
科學(xué)、嚴(yán)密、合理的模型是實(shí)現(xiàn)傳感器精度指標(biāo)的關(guān)鍵,是達(dá)到精確定位目的的根本保證。如果在模型設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,能夠盡可能的對(duì)誤差源予以考慮,則可在最大限度上消除測(cè)繪過(guò)程中的系統(tǒng)誤差。我們以嚴(yán)格的雷達(dá)衛(wèi)星物理模型作為定位解算基礎(chǔ),使模型中的每一要素都具備實(shí)際的物理意義。
2.3 評(píng)估結(jié)論
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與控制點(diǎn)精度比較,平面和高程的中誤差均小于5 m。
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與航外檢查點(diǎn)精度比較,平面和高程的定位精度優(yōu)于10 m,高程定位精度優(yōu)于5 m。
對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),盡管實(shí)驗(yàn)中兩批次控制點(diǎn)的比較體現(xiàn)出明顯差異,但是,必須注意到在3 m分辨率影像基礎(chǔ)上的精度檢查環(huán)節(jié),判讀誤差的存在不可避免。
從兩次統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,在加入判讀帶來(lái)的0.5~2像元誤差,即1.5~6 m的判讀誤差。(判讀誤差系由對(duì)一定作業(yè)人員群體的相關(guān)判讀實(shí)踐統(tǒng)計(jì)取得)
因此,在考慮了判讀誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后,可以認(rèn)為,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型,TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的平面定位精度基本可以滿(mǎn)足1∶25000比例尺制圖平面限差7.5 m的精度要求。
需要注意的是,相較平面精度,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型解算的TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的高程定位精度,僅滿(mǎn)足1∶50000比例尺制圖高程限差要求,無(wú)法取得的精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
[1] 魏中銓.合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星[M].北京:科學(xué)出版社,2001.
[2] 肖國(guó)超,等.雷達(dá)攝影測(cè)量[M].北京:解放軍出版社,2001.
[3] 王超.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].科學(xué)出版社,2002.
[4] Kuala Lumpur.TerraSAR-X Mapping Course.2011.
[5] 高力,SAR攝影測(cè)量處理的基本方法和實(shí)踐[D].解放軍信息工程大學(xué),2004.
[6] Thierry Toutin,Laurence Gray State-of-art of elevation extraction from satellite SAR data,Canada Centre for Remote Sensing.
[7] F.Lberl.Radargrammetric processing[M].Artech House,1990.
[8] 張翠.高分辨率SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別方法研究[D].國(guó)防科技大學(xué),2003.
[9] 周月琴,鄭肇葆,李德仁,等.SAR圖像立體定位原理與精度分析[J].遙感學(xué)報(bào),1998,2(4).
[10] 袁孝康,星載合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)定位研究[J].上海航天,2002(1):1-7.
[11] 周金萍,唐伶俐.星載SAR狀態(tài)矢量的兩種求解算法及其在像素定位中的應(yīng)用[C]//第十二屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)是交流會(huì).2000.
[12] EarthView-Remote Sensing Image Processing and Analysis Software.http://atlsci.com/products/earthview.html.
[13] 舒寧.微波遙感原理[M].武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,2003.
[14] ASTRIUM,TerraSAR-X Radargrammetry Module Production Training,2010.
[15] ASTRIUM,F(xiàn)rame camera description,2010.endprint
摘 要:隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,在立足衛(wèi)星基本性能的分析結(jié)果,以雷達(dá)衛(wèi)星物理模型為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的無(wú)控定位精度以及依托無(wú)控定位成果生產(chǎn)可見(jiàn)光衛(wèi)星影像的精度進(jìn)行了評(píng)估。
關(guān)鍵詞:物理模型 定位精度 評(píng)估
中圖分類(lèi)號(hào):TP751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)02(c)-0048-02
由于成像機(jī)理不受氣象條件影響的特點(diǎn),雷達(dá)衛(wèi)星影像在國(guó)土測(cè)繪中一直獨(dú)具特色。然而,受限于分辨率問(wèn)題,雷達(dá)影像的推廣受到一定限制。近幾年,隨著高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星不斷投入使用,如TerraSARX、Radarsat2、COSMO等,雷達(dá)衛(wèi)星影像的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣,相應(yīng)的,對(duì)于高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像的定位精度問(wèn)題開(kāi)始成為測(cè)繪部門(mén)日益關(guān)注的對(duì)象。該文即以TerraSARX衛(wèi)星的3 m分辨率影像為對(duì)象,通過(guò)基于物理模型的精度試驗(yàn),對(duì)TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的定位精度進(jìn)行了評(píng)估。
1 TerraSARX衛(wèi)星簡(jiǎn)介
TerraSARX衛(wèi)星影像是目前我國(guó)商用遙感衛(wèi)星服務(wù)領(lǐng)域中少數(shù)的高分辨率雷達(dá)衛(wèi)星影像產(chǎn)品之一。TerraSARX衛(wèi)星影像憑借1米的分辨率優(yōu)勢(shì)和X波段對(duì)地物細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力以及雷達(dá)衛(wèi)星獨(dú)有的不受天候氣象影響的優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在我國(guó)的測(cè)繪制圖領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮出獨(dú)具特色的作用。
TerraSARX衛(wèi)星提供三種模式的影像產(chǎn)品,即16米分辨率的ScanSAR模式影像產(chǎn)品、3米分辨率的StripMap模式影像產(chǎn)品和1米分辨率的SpotLight模式影像產(chǎn)品。
StripMap模式影像產(chǎn)品分辨率為3 m。該產(chǎn)品幅寬,在單極化成像時(shí)為30 km,雙極化模式成像時(shí)為15 km。該產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)景長(zhǎng)度為50 km,標(biāo)準(zhǔn)掃描帶長(zhǎng)為1650 km,最長(zhǎng)持續(xù)拍攝時(shí)間內(nèi)可提供4200 km長(zhǎng)的條帶數(shù)據(jù)。StripMap模式影像產(chǎn)品的極化模式包括單極化(VV、HH)、雙極化(HH/VV、HH/HV、VV/VH)和全極化(HH/VV/HV/VH)等。該模式產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集范圍在南北緯15~60 °之間,最佳采集范圍在南北緯20~45 °之間。
2 TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像定位精度評(píng)估
2.1 TerraSARX衛(wèi)星的物理模型
科學(xué)、嚴(yán)密、合理的模型是實(shí)現(xiàn)傳感器精度指標(biāo)的關(guān)鍵,是達(dá)到精確定位目的的根本保證。如果在模型設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,能夠盡可能的對(duì)誤差源予以考慮,則可在最大限度上消除測(cè)繪過(guò)程中的系統(tǒng)誤差。我們以嚴(yán)格的雷達(dá)衛(wèi)星物理模型作為定位解算基礎(chǔ),使模型中的每一要素都具備實(shí)際的物理意義。
2.3 評(píng)估結(jié)論
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與控制點(diǎn)精度比較,平面和高程的中誤差均小于5 m。
基于自主生產(chǎn)的TerraSARX無(wú)控DOM與DSM提取的控制點(diǎn)與航外檢查點(diǎn)精度比較,平面和高程的定位精度優(yōu)于10 m,高程定位精度優(yōu)于5 m。
對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn),盡管實(shí)驗(yàn)中兩批次控制點(diǎn)的比較體現(xiàn)出明顯差異,但是,必須注意到在3 m分辨率影像基礎(chǔ)上的精度檢查環(huán)節(jié),判讀誤差的存在不可避免。
從兩次統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,在加入判讀帶來(lái)的0.5~2像元誤差,即1.5~6 m的判讀誤差。(判讀誤差系由對(duì)一定作業(yè)人員群體的相關(guān)判讀實(shí)踐統(tǒng)計(jì)取得)
因此,在考慮了判讀誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后,可以認(rèn)為,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型,TerraSARX衛(wèi)星3 m分辨率影像的平面定位精度基本可以滿(mǎn)足1∶25000比例尺制圖平面限差7.5 m的精度要求。
需要注意的是,相較平面精度,依托雷達(dá)衛(wèi)星物理模型解算的TerraSARX衛(wèi)星3米分辨率影像的高程定位精度,僅滿(mǎn)足1∶50000比例尺制圖高程限差要求,無(wú)法取得的精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
參考文獻(xiàn)
[1] 魏中銓.合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星[M].北京:科學(xué)出版社,2001.
[2] 肖國(guó)超,等.雷達(dá)攝影測(cè)量[M].北京:解放軍出版社,2001.
[3] 王超.星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量[M].科學(xué)出版社,2002.
[4] Kuala Lumpur.TerraSAR-X Mapping Course.2011.
[5] 高力,SAR攝影測(cè)量處理的基本方法和實(shí)踐[D].解放軍信息工程大學(xué),2004.
[6] Thierry Toutin,Laurence Gray State-of-art of elevation extraction from satellite SAR data,Canada Centre for Remote Sensing.
[7] F.Lberl.Radargrammetric processing[M].Artech House,1990.
[8] 張翠.高分辨率SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別方法研究[D].國(guó)防科技大學(xué),2003.
[9] 周月琴,鄭肇葆,李德仁,等.SAR圖像立體定位原理與精度分析[J].遙感學(xué)報(bào),1998,2(4).
[10] 袁孝康,星載合成孔徑雷達(dá)目標(biāo)定位研究[J].上海航天,2002(1):1-7.
[11] 周金萍,唐伶俐.星載SAR狀態(tài)矢量的兩種求解算法及其在像素定位中的應(yīng)用[C]//第十二屆全國(guó)遙感技術(shù)學(xué)是交流會(huì).2000.
[12] EarthView-Remote Sensing Image Processing and Analysis Software.http://atlsci.com/products/earthview.html.
[13] 舒寧.微波遙感原理[M].武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社,2003.
[14] ASTRIUM,TerraSAR-X Radargrammetry Module Production Training,2010.
[15] ASTRIUM,F(xiàn)rame camera description,2010.endprint