杜金莉 （安徽省第一測繪院，安徽 合肥 230031）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快，各省級基礎(chǔ)測繪1:1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新頻率越來越高，對影像數(shù)據(jù)源的時相、數(shù)據(jù)更新效率要求越來越高。目前1:1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新常用方法，主要是采用傳統(tǒng)的航空攝影測量的方法（即航飛獲得立體像對，在航攝影像立體像對上采集地物地貌等要素，最終編輯成圖獲得數(shù)字線劃圖或基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫）。該方法是符合國家規(guī)范的作業(yè)方式。但是因為航測法成圖受影像數(shù)據(jù)源的制約因素較大，航測法成圖的影像獲取需要申請空域，等候時間長，時效性不高，另外航攝受天氣、時相等因素制約，時間周期長且成本較高。衛(wèi)星影像獲取不受以上因素制約，如果利用衛(wèi)星影像進(jìn)行立體測圖可以解決數(shù)據(jù)源的問題。高分七號衛(wèi)星是2019年發(fā)射成功的我國自主研發(fā)的首顆亞米級光學(xué)立體測繪衛(wèi)星，可獲取空間分辨率為0.8m的前視和后視全色影像，及空間分辨率為3.2m的多光譜影像[1]?？梢杂糜诨颈壤叩匦螆D的測繪、實景三維建設(shè)等國家重大項目生產(chǎn)[2]。高分七號衛(wèi)星每年可獲取我國陸域有效覆蓋面積300萬km2，連片覆蓋100萬m2[3]的影像。目前衛(wèi)星影像進(jìn)行立體測圖還沒有進(jìn)入常規(guī)的基礎(chǔ)測繪更新的范疇，國家還沒有制定衛(wèi)星影像進(jìn)行立體測圖相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，更新流程等都是參考航空攝影測量的[4]。衛(wèi)星影像進(jìn)行立體測圖如何布設(shè)控制點，精度符不符合基礎(chǔ)測繪規(guī)范要求，總體工作效率如何，是值得測繪工作者進(jìn)行試驗和研究的事情。

2 高分七號衛(wèi)星影像立體測圖試驗方案

本次利用衛(wèi)星影像進(jìn)行1:1萬立體測圖試驗，使用數(shù)據(jù)源是“高分7號”衛(wèi)星像片，分辨率0.8m，覆蓋面積約550.0km2。衛(wèi)星影像立體測圖與航攝影像立體測圖的技術(shù)路線基本一樣。試驗選擇一對衛(wèi)星影像先進(jìn)行外業(yè)像片控制測量，同時測設(shè)一定數(shù)量的檢查點用于立體測圖成果精度檢測；內(nèi)業(yè)進(jìn)行單模型的空中三角測量，后再恢復(fù)模型進(jìn)行立體測圖。

本次試驗選用PixelGrid軟件進(jìn)行空三加密，使用JX5數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)導(dǎo)入空三成果，恢復(fù)模型，在該立體模型控制范圍內(nèi)選取一幅1:1萬標(biāo)準(zhǔn)分幅圖，測區(qū)地貌為山地，等高距5.0m。按1:1萬規(guī)范要求在衛(wèi)片立體模型上測繪一幅1:10000數(shù)字線劃圖。試驗檢測不同數(shù)量控制點定向的空三精度，根據(jù)新測量的外業(yè)實測檢查點檢驗衛(wèi)星影像立體測圖成果精度，另與已成圖比對檢查衛(wèi)星影像立體測圖成果精度，并通過實際作業(yè)統(tǒng)計比對衛(wèi)星影像立體測圖和航攝影像立體測圖這兩種不同作業(yè)方式的作業(yè)效率。

3 衛(wèi)星影像立體測圖精度統(tǒng)計

檢驗衛(wèi)星影像立體測圖的精度主要涉及兩部分，即定向精度和測圖精度。

3.1 定向精度

本次試驗像控點布設(shè)采用全野外布點法，一個單模型分別采用控制點5點定向、10點定向和20點定向進(jìn)行控制，比對不同數(shù)量控制點定向精度。像控點分布如圖1～圖3所示，單模型定向布設(shè)不同數(shù)量像控點的定向結(jié)果如下：

圖1 5個野外像控點定向

圖2 10個野外像控點定向

圖3 20個野外像控點定向

5點定向精度：

根據(jù)《數(shù)字航空攝影測量空中三角測量規(guī)范》（GB/T 23236-2009），1:10000比例尺地形圖空三精度，山地基本定向點平面位置中誤差為4.0，高程中誤差為1.5[5]，見表1。從試驗結(jié)果可以看出，利用5點定向、10點定向和20點定向精度差別不大，5點定向精度即可滿足1:1萬規(guī)范要求，即一個衛(wèi)星影像立體像對500km2的測圖范圍只需要5個野外控制點即可滿足測圖要求。

基本定向點殘差、檢查點誤差、公共點較差最大限值 表1

3.2 測圖精度統(tǒng)計

本次測圖精度采用兩種方式進(jìn)行精度統(tǒng)計，一種方法為利用GPS實測的檢查點與衛(wèi)星影像立體測圖的模型同名點進(jìn)行精度檢測；二是在衛(wèi)片立體像對上采集的矢量與往年1:1萬已成圖矢量成果進(jìn)行精度比對。

3.2.1 外業(yè)實測檢查點與衛(wèi)片立體模型同名點進(jìn)行精度比對

本次外業(yè)利用GPS共測設(shè)檢查點30個，與衛(wèi)片立體模型同名點進(jìn)行精度比對，用5點定向、10點定向、20點定向的模型分別比對了精度，精度統(tǒng)計結(jié)果如下：

5點定向模型的測圖精度：平面最大誤差為2.57m，中誤差為1.13m，精度結(jié)果見表2（坐標(biāo)做了脫密處理）；高程最大誤差為1.45m，中誤差為0.88m，見表3。

GPS實測檢查點與衛(wèi)片立體模型同名點平面精度統(tǒng)計(5點定向模型) 表2

GPS實測檢查點與衛(wèi)片立體模型同名點高程精度統(tǒng)計表(5點定向模型) 表3

10點定向模型的測圖精度：平面最大誤差為1.91m，中誤差為0.84m；高程最大誤差為0.96m，中誤差為0.49m。

20點定向模型的測圖精度：平面最大誤差為2.25m，中誤差為1.09m；高程最大誤差為0.79m，中誤差為0.33m。

從精度檢測的結(jié)果可以看出，3種控制點定向的模型精度都能滿足5米等高距的1:1萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新的規(guī)范要求。單模型定向5點、10點、20點定向平面中誤差基本無差別，20點定向的高程精度比5點定向測圖的高程精度略高，即野外控制點數(shù)量多能提高高程精度。

3.2.2.衛(wèi)片立體采集的矢量與往年已成圖1:1萬矢量成果比對

本次衛(wèi)星影像立體測圖試驗，在5點定向的立體模型上，共選取55個點進(jìn)行平面精度檢測，最大誤差為4.93m，中誤差為2.45m；選取80個點進(jìn)行高程點精度檢測，最大誤差為1.61m，中誤差為0.51m。

根據(jù)試驗結(jié)果進(jìn)行誤差分析，因第二種方法開展的精度檢測是與上一輪1:1萬矢量成果進(jìn)行比對，上一輪成果本身存在著測圖誤差，故精度檢測發(fā)現(xiàn)兩次測圖的個別點平面精度最大誤差較高，跟兩次測圖的誤差積累有關(guān)，圖幅總體中誤差是滿足規(guī)范要求的。

試驗結(jié)果顯示高分七號衛(wèi)星影像立體測圖精度可以滿足1:1萬測圖規(guī)范要求，高分七號衛(wèi)星影像可以作為基礎(chǔ)測繪1:1萬數(shù)據(jù)更新的影像數(shù)據(jù)源。第二種精度比對目的是在原有地形圖上進(jìn)行修測作業(yè)考量，比對結(jié)果只能作為參考。評價實際模型精度的金標(biāo)準(zhǔn)是第一種方法即立體模型點與外業(yè)實測同名點的較差。

4 工作量及經(jīng)費統(tǒng)計

高分七號衛(wèi)星影像立體測圖的效率如何，主要從工作量、經(jīng)費情況等幾個、作業(yè)便利度等方面去考量。

4.1 高分七號衛(wèi)星影像立測與航測法測圖工作量比較

本次試驗對衛(wèi)星影像立體測圖和航測法立體測圖的工作量進(jìn)行了比對，以一對衛(wèi)星影像立體像對可測圖范圍550km2面積進(jìn)行統(tǒng)計，利用地面分辨率為0.8米的高分七衛(wèi)星影像與0.5米地面分辨率UCXP WA航攝影像進(jìn)行作業(yè)比較了工作量。如表4所示，利用高分七衛(wèi)星影像外業(yè)像片控制測量工作可節(jié)省68.75%，內(nèi)業(yè)空三加密工作量可節(jié)省53.33%，內(nèi)業(yè)DLG采集工作量基本相同，DOM制作可節(jié)省66.67%工作量。

高分七號衛(wèi)星影像立體測圖工作量對比 表4

4.2 經(jīng)費情況及比對

衛(wèi)星影像立體測圖經(jīng)費涉及數(shù)據(jù)源購置經(jīng)費、軟件購置經(jīng)費、內(nèi)外業(yè)測圖經(jīng)費等，具體經(jīng)費及比對情況如下。

4.2.1 影像經(jīng)費

目前試驗用的高分七號衛(wèi)星影像立體像對，為通過省級衛(wèi)星中心申請免費使用，還沒有衛(wèi)片像對的價格，根據(jù)國內(nèi)市場的衛(wèi)星影像采購價格和航攝價格分析，國產(chǎn)的衛(wèi)星影像購買的費用比航測法測圖的航攝費用略低。

4.2.2 軟件經(jīng)費

通過測繪同行單位調(diào)研，很多單位原有的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)無衛(wèi)星影像立體測圖功能，需要新購置(或在原有軟件上升級)專用軟件，目前國內(nèi)市場常用的軟件有JX5立體測圖軟件和MapMatrix Grid（試用版）數(shù)字測量系統(tǒng)等，可用于衛(wèi)星影像立體測圖，衛(wèi)星影像加密軟件有PixelGrid測量系統(tǒng)等，軟件一次購置可以多年使用。

4.2.3 內(nèi)外業(yè)經(jīng)費

本次試驗外業(yè)測量進(jìn)行了控制點和檢查點測設(shè)，內(nèi)業(yè)分別進(jìn)行空三加密、內(nèi)業(yè)測圖、精度比對等試驗。涉及經(jīng)費有勞務(wù)費、差旅費、車輛使用費等。

像控點測量經(jīng)過精度比對，5點法已能滿足精度要求，按5點定向法工作量來測算經(jīng)費，如表4所示，高分七號衛(wèi)星影像外業(yè)控制測量所需控制點數(shù)量少，比相同面積的航攝影像控制測量和空三加密節(jié)省約50%以上的經(jīng)費；DOM制作方面因同樣面積衛(wèi)片所涉像對少，節(jié)省了DOM像對拼接及處理拼縫的時間，約可節(jié)省60%的影像制作經(jīng)費，衛(wèi)星影像內(nèi)業(yè)立體數(shù)據(jù)采集與編輯建庫與航測法測圖工作量相當(dāng)，故經(jīng)費相當(dāng)。

5 結(jié)語

從試驗結(jié)果可知，高分七號作為我國首顆立體測繪衛(wèi)星，衛(wèi)星影像立體測圖精度高，完全滿足基礎(chǔ)測繪1:1萬規(guī)范要求；同時衛(wèi)片立體測圖具有影像獲取方便、外業(yè)控制工作量少、空三加密快、單景影像覆蓋范圍大、立體測圖所用像對少、無需頻繁切換像對等優(yōu)點。為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)快速更新提供了新的選擇方案。