萬芳琦　鐘永輝　張　蕾　張　過　汪韜陽

（1.江西省地理國情監(jiān)測遙感院　江西南昌　330209；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室　江西南昌　330209；3.江西省測繪地理信息局　江西南昌　330209；4.江西省測繪成果質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心　江西南昌　330209；5.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室　湖北武漢　430079；6.武漢大學遙感信息工程學院　湖北武漢　430079）

基于基礎(chǔ)測繪成果的資源三號衛(wèi)星影像區(qū)域網(wǎng)平差精度分析與驗證

萬芳琦1，2鐘永輝2，3張蕾4張過5汪韜陽6

（1.江西省地理國情監(jiān)測遙感院江西南昌330209；2.流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室江西南昌330209；3.江西省測繪地理信息局江西南昌330209；4.江西省測繪成果質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心江西南昌330209；5.武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室湖北武漢430079；6.武漢大學遙感信息工程學院湖北武漢430079）

摘要：本文介紹了利用基礎(chǔ)測繪成果獲取資源三號衛(wèi)星影像控制資料的方法，并以江西省為試驗區(qū)域，利用該方法選擇控制點，經(jīng)區(qū)域網(wǎng)平差試驗，驗證其平面和高程精度達到了1:10000立體測圖精度要求。此作業(yè)方法為衛(wèi)星影像處理積累了寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：資源三號；區(qū)域網(wǎng)平差；基礎(chǔ)測繪

1　引言

資源三號衛(wèi)星于2012年1月9日發(fā)射，是我國第一顆高分辨率的民用測繪衛(wèi)星。該衛(wèi)星搭載了3臺全色相機（前后下視）和1臺多光譜相機。其中，全色下視相機地面分辨率為2.1m，全色前后視相機地面分辨率為3.5m，多光譜相機分辨率為5.8m［2］。衛(wèi)星過境一次即可獲取三視立體影像和多光譜影像，影像可以組成同軌立體，經(jīng)驗證其影像產(chǎn)品能夠滿足1:50000測圖精度要求［3］。資源三號衛(wèi)星影像以其分辨率高、獲取速度快、覆蓋面積廣的優(yōu)勢，已在國土、林業(yè)等行業(yè)與部門中得到推廣與應(yīng)用。

基礎(chǔ)測繪通過建立全國統(tǒng)一的測繪基準和測繪系統(tǒng)，利用航空攝影等手段獲取基礎(chǔ)地理信息的遙感資料，測制和更新國家基本比例尺地形圖、影像圖和數(shù)字化產(chǎn)品，從而建立和更新基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，它為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展以及為國家各個部門和各項專業(yè)測繪提供了不可或缺的基礎(chǔ)地理信息。基礎(chǔ)測繪不僅包含了測繪基準、基本比例尺地形圖、正射影像圖、數(shù)字高程模型等測繪成果，還包含了豐富的航空攝影資料，以及與之對應(yīng)的像控點、立體像對等中間成果。本文的研究目的在于充分利用基礎(chǔ)測繪成果，對資源三號衛(wèi)星影像區(qū)域網(wǎng)平差進行精度分析及驗證。

2　衛(wèi)星影像處理流程

衛(wèi)星影像的處理流程如圖1所示，將資源三號衛(wèi)星影像及其RPC參數(shù)導入影像處理軟件后，規(guī)劃并匹配連接點，通過自由網(wǎng)平差實現(xiàn)影像間的相對定向；再根據(jù)控制資料，進行控制點/檢查點的采集，經(jīng)控制網(wǎng)平差以驗證衛(wèi)星影像的定位精度。

3　基于基礎(chǔ)測繪成果獲取控制資料

基于基礎(chǔ)測繪成果獲取控制資料主要采用兩種方式：一是直接利用基礎(chǔ)測繪像控點，二是通過恢復立體像對讀點。但是，在實際生產(chǎn)過程中，采用方式一進行控制點采集，很可能由于影像資料的分辨率差異而導致在基礎(chǔ)測繪中的像控點在衛(wèi)星影像中的辨識度低，難以刺點的問題（如圖2所示）。方式二通過恢復航空影像立體像對，選取道路交叉等明顯點位作為控制點，具有如下優(yōu)勢：

1）能很好地避免上述由不同源影像由于分辨率差異造成的辨識度低、難于刺點的問題；

2）點位選擇自由，能最大限度地減少外業(yè)工作量。已有像控點在數(shù)量上是有限的，若發(fā)生刺點困難，或像控點所處區(qū)域地物由于時間關(guān)系發(fā)生變化等情況時，不可避免需要外業(yè)補測控制點。通過恢復航空影像立體像對，能夠自主地根據(jù)衛(wèi)星影像中辨識度高的地物有針對性的讀點。

綜上，采用方式二基于基礎(chǔ)測繪獲取控制資料的具體過程如下：

1）全區(qū)域規(guī)劃控制點點位；

2）基礎(chǔ)測繪加密資料收集與立體像對恢復；

3）明顯點位讀點；

4）控制點平面坐標系轉(zhuǎn)換：已有基礎(chǔ)測繪資料存在1954北京坐標系、1980西安坐標系、2000國家大地坐標系，需利用已有控制點進行坐標轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一規(guī)劃到2000國家大地坐標系；

5）控制點高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換：已有基礎(chǔ)測繪資料是基于1985國家高程基準的，需考慮高程異常將其轉(zhuǎn)化為大地高。

值得注意的是，上述過程中第四、五條平面和高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換至關(guān)重要，只有將基礎(chǔ)測繪的控制點資料全部規(guī)劃到統(tǒng)一的坐標系下，才能夠保證后續(xù)精度驗證的準確性。

4　試驗結(jié)果與分析

4.1試驗數(shù)據(jù)

試驗區(qū)域為江西省 （北緯24°29′14″至30°04′41″，東經(jīng)113°34′36″至118°28′58″），采用經(jīng)過幾何檢校的資源三號國產(chǎn)高分辨率三線陣衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)共80景、240幅（如圖3所示），傳感器類型包括全色的前視、正視和后視，覆蓋江西省大部分區(qū)域。

采用基礎(chǔ)測繪立體像對讀點的方式獲取均勻分布的控制點100個，用于驗證試驗區(qū)域無控和帶控的測圖精度。平差方法上，分別采用單景平差和軌道平差。并對兩種平差方式的優(yōu)劣進行了比較分析。

4.2平差結(jié)果與分析

單景和軌道平差結(jié)果比較如表1所示。

從表1的結(jié)果可以看出，無論是單景平差或是軌道平差，自由網(wǎng)平差都存在較大的誤差。在測區(qū)內(nèi)布設(shè)了少量控制點后再進行區(qū)域網(wǎng)平差，通過控制點確定了平差的空間基準，并經(jīng)最小二乘法則將誤差進行了合理的配賦，再通過迭代計算使各點較好地收斂到一個最或是位置，從而明顯提高了待求點的空間位置精度。

但是，針對大區(qū)域影像立體平差而言，帶有軌道約束條件的平差結(jié)果，在稀疏控制下精度明顯好于不帶軌道約束條件的標準景影像平差，80個立體模型，僅用18個控制點，80個檢查點的情況下，平面精度達到2.764m，高程精度達到1.828m，該平差平面和高程精度滿足了 《基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1: 10000、1:50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程 第1部分數(shù)字線劃圖（DLG）》（CH/T1015.1-2007）中1:10000比例尺山地的內(nèi)業(yè)加密點精度要求。

5　結(jié)論

本文介紹了利用基礎(chǔ)測繪成果獲取資源三號衛(wèi)星影像控制資料的方法，通過江西省大部分區(qū)域的資源三號數(shù)據(jù)試驗結(jié)果，可以得出以下幾點結(jié)論：

1）通過基礎(chǔ)測繪成果獲取資源三號衛(wèi)星影像控制資料的方法是可行的，它能夠充分利用已有數(shù)據(jù)，最大限度地減少外業(yè)控制工作量。

2）針對江西省大區(qū)域資源三號三線陣衛(wèi)星影像立體測圖，采用帶軌道約束的區(qū)域網(wǎng)平差方法是必要的，而且也是可行的。全區(qū)共80個模型，在均勻布設(shè)18個控制點的條件下進行區(qū)域網(wǎng)平差，最后利用80個獨立檢查點進行檢查，最終平面精度達到

2.764m，高程精度達到1.828m。平差后平面和高程精度滿足了1:10000立體測圖要求。

參考資料：

［1］張過，汪韜陽，李德仁等.軌道約束的資源三號標準景影像區(qū)域網(wǎng)平差［J］.測繪學報:2014，43（11），1158-1164.

［2］潘紅播，張過，唐新明等.資源三號測繪衛(wèi)星影像產(chǎn)品精度分析與驗證［J］.測繪學報:2013，42（5），738-744，751.

［3］李德仁.我國第一顆民用三線陣立體測圖衛(wèi)星——資源三號測繪衛(wèi)星［J］.測繪學報，2012，41（3）:317-322.

［4］CH/T1015.1-2007.基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品1:10000、1: 50000生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程 第1部分數(shù)字線劃圖（DLG）

項目來源：測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項項目（201412007）