國仲凱

摘要：本文以GeoEye影像為數(shù)據(jù)源，以試驗(yàn)生產(chǎn)的方式探討了GeoEye影像稀少控制點(diǎn)定向技術(shù)，分析了GeoEye影像的數(shù)學(xué)精度和要素提取指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果可以為自治區(qū)基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：GeoEye影像；定向；數(shù)學(xué)精度；指標(biāo)；基礎(chǔ)測繪

引言

隨著航天遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是傳感器技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星遙感影像在空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率上不斷提高，同時(shí)影像獲取成本也逐步降低，使得衛(wèi)星遙感影像的應(yīng)用越來越廣泛。利用高分辨率衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行高精度目標(biāo)定位、立體測圖和變化監(jiān)測是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一；同時(shí)，衛(wèi)星遙感影像正越來越多地應(yīng)用于攝影測量領(lǐng)域，空間分辨率達(dá)到米級(jí)/亞米級(jí)的立體遙感圖像，已有能力替代傳統(tǒng)用于1∶50000和1∶10000比例尺地形圖測繪或地理信息更新的航空影像。這使得采用衛(wèi)星遙感影像獲取高質(zhì)量的地理空間信息成為必然趨勢，也為大中比例尺地形圖測繪提供了新的途徑。本文了對0.41m分辨率的GeoEye影像的稀少控制點(diǎn)定向精度以及要素可判譯指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)分析，探討其在1∶10000基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用范圍。

1. GeoEye-1衛(wèi)星簡介

2008年9月6日發(fā)射的GeoEye-1衛(wèi)星是一顆商業(yè)對地成像衛(wèi)星，是一顆太陽同步軌道衛(wèi)星，軌道高度684km，運(yùn)行周期98min。該衛(wèi)星攜帶高分辨率的CCD相機(jī)，獲取的影像空間分辨率在全色波段能提供0.41m分辨率和多譜段1.65m分辨率的超高分辨率影像。多光譜包含藍(lán)、綠、紅和近紅外（450nm～900nm）四個(gè)波段。該衛(wèi)星星下點(diǎn)幅寬為15.2km，數(shù)據(jù)獲取動(dòng)態(tài)范圍為11比特，每天可獲取大于700 000km2的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過定向后的影像可以更好地為測繪、城市基礎(chǔ)地理信息動(dòng)態(tài)更新、國土資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、快速響應(yīng)等不同的領(lǐng)域提供相應(yīng)的基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)源。

2. 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)選用了一個(gè)立體像對進(jìn)行定向試驗(yàn)，平差后選取地形類別為“平地”的一部分區(qū)域進(jìn)行矢量采集。衛(wèi)星影像覆蓋范圍、控制點(diǎn)分布情況和采集區(qū)域見圖1。

2.2 區(qū)域網(wǎng)平差

（1）平差方案

試驗(yàn)中采用PixelGrid軟件進(jìn)行影像定向，分別選用1個(gè)角點(diǎn)、2個(gè)角點(diǎn)、3個(gè)角點(diǎn)、4個(gè)角點(diǎn)作為定向點(diǎn)，剩余的作為檢查點(diǎn)，根據(jù)定向結(jié)果計(jì)算出相應(yīng)的精度。針對不同定向點(diǎn)分布的情況下，分析定向點(diǎn)精度和檢查點(diǎn)精度。

（2）平差結(jié)果

四種方案的平差結(jié)果見表1。

2.3 矢量采集

（1）矢量采集

在JX4系統(tǒng)中引入PixelGrid平差結(jié)果，平差成果引入后，為加快數(shù)據(jù)處理速度，首先以圖幅為單位對衛(wèi)星立體條帶影像進(jìn)行分割，然后進(jìn)行以圖幅為作業(yè)單元的矢量要素采集，根據(jù)要素采集要求，在GeoEye影像立體模型上進(jìn)行地物、地貌的測繪，同時(shí)通過衛(wèi)星影像立體模型上的地物、地貌等要素的測繪，感受和確定與航片立體模型測圖的判讀和切準(zhǔn)的不同，并分析不同類型的衛(wèi)星影像在灰度影像和融合后的彩色影像狀態(tài)下的立體采集可提取的地物指標(biāo)及可達(dá)到的數(shù)學(xué)精度，采集結(jié)果見圖2。

（2）精度檢測

采集結(jié)束后，利用外業(yè)實(shí)測的檢查點(diǎn)對矢量要素進(jìn)行精度檢測，檢測結(jié)果見表2。

3. 結(jié)論

（1）從影像定向結(jié)果上可知，當(dāng)一個(gè)控制點(diǎn)定向時(shí)，GeoEye衛(wèi)星影像的平面定向精度在10余米，高程精度在2m左右；再增加一個(gè)控制點(diǎn)后（即兩個(gè)控制點(diǎn)），GeoEye衛(wèi)星影像即可達(dá)到較高的定向精度，繼續(xù)增加控制點(diǎn)對定向精度改善不明顯。

（2）從矢量要素檢測結(jié)果可知，定向后的GeoEye衛(wèi)星影像所生產(chǎn)的產(chǎn)品精度滿足1∶10000比例尺的相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)也滿足1∶5000比例尺的相關(guān)規(guī)范要求。

（3）與航空影像相比，GeoEye衛(wèi)星影像具有時(shí)效性高、覆蓋面積大、所需控制點(diǎn)少的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在一些不足，如云或霧的影響，電線桿、水井等同一類要素在同一景衛(wèi)星影像中不同位置的可辨別度都不盡相同等。

（4）彩色測圖模式可提高地物的判讀能力，但對采集精度無明顯影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王薇，趙利平.GeoEye-1立體像對定位精度及其應(yīng)用分析[J]. 遙感應(yīng)用，2012，（1）：48-51，115.

[2] 劉專.GeoEye-1影像制作數(shù)字正射影像圖的精度評定[J].測 繪科學(xué)，2011，36（6）：201-203.

[3] 袁修孝，張過.缺少控制點(diǎn)的衛(wèi)星遙感對地目標(biāo)定位[J].武漢 大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2003，28（5）：505-509.

[4] 國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 13990-92 1∶5000、1∶10000航空攝影測 量內(nèi)業(yè)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

[5] 國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 13977-92 1∶5000、1∶10000航空攝影測 量外業(yè)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

[6] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化 管理委員會(huì).GB/T 15661-2008 1∶5000 1∶10000 1∶25000 1∶50000 1∶100000地形圖航空攝影規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版 社，2008.