高分七号卫星影像立体测图精度及效率研究

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高分七号卫星影像立体测图精度及效率研究杜金莉（安徽省第一测绘院，安徽合肥230031）作者简介：摘要：文章利用高分七号卫星影像立体像对，进行空三加密和1:1万立体测图试验，通杜金莉（1983-），女，安徽合肥人，毕业于武汉过试验检验高分七号卫星影像立体测图精度，通过试验精度比对可知，高分七号卫星影大学土地资源管理专业，本科，理学学士，工像立体测图精度满足基础测绘1:1万地理信息数字产品更新规范要求，为卫星影像空三程硕士，高级工程师，注册测绘师。专业方向：测绘工程、地理信息系统。加密的布点方案提供数据支撑，为1：1万基础地理信息数据快速更新提供新的解决方案。基金项目：关键词：卫星影像；数字线划图（DLG）；立体像对；空中三角测量安徽省2021年度自然资源科技项目，省级基础地理信息数据更新生产关键技术研究2021-K-15）dy=1.293mdz=0.649m中图分类号：P412.27文献标识码：A2高分七号卫星影像立体测图试中误差：dx=0.532m文章编号：1007-7359（2022）09-0136-03验方案dy=0.724mdz=0.381mDOI:10.16330/.1007-7359.2022.09.048本次利用卫星影像进行1:1万立体测10点定向精度：最大误差：dx=0.978m1引言图试验，使用数据源是“高分7号”卫星像dy=0.694mdz=1.499m随着社会经济建设的加快，各省级片，分辨率0.8m，覆盖面积约550.0km2。中误差：dx=0.499m基础测绘1:1万基础地理信息数据更新卫星影像立体测图与航摄影像立体测图dy=0.418mdz=0.620m频率越来越高，对影像数据源的时相、数的技术路线基本一样。试验选择一对卫星影像先进行外业像片控制测量，同时测20点定向精度：据更新效率要求越来越高。目前1:1万设一定数量的检查点用于立体测图成果最大误差：dx=0.8488m基础地理信息数据更新常用方法，主要精度检测；内业进行单模型的空中三角测dy=1.0197mdz=0.9029m是采用传统的航空摄影测量的方法（即量，后再恢复模型进行立体测图。中误差：dx=0.5566m航飞获得立体像对，在航摄影像立体像本次试验选用PixelGrid软件进行dy=0.5196mdz=0.5254m对上采集地物地貌等要素，最终编辑成空三加密，使用JX5数字摄影测量系统根据《数字航空摄影测量空中三角图获得数字线划图或基础地理信息数据导入空三成果，恢复模型，在该立体模型测量规范》（GB/T23236-2009），1:库）。该方法是符合国家规范的作业方式。但是因为航测法成图受影像数据源控制范围内选取一幅1:1万标准分幅的制约因素较大，航测法成图的影像获图，测区地貌为山地，等高距5.0m。按取需要申请空域，等候时间长，时效性不1:1万规范要求在卫片立体模型上测绘高，另外航摄受天气、时相等因素制约，一幅1:10000数字线划图。试验检测不时间周期长且成本较高。卫星影像获取同数量控制点定向的空三精度，根据新不受以上因素制约，如果利用卫星影像测量的外业实测检查点检验卫星影像立进行立体测图可以解决数据源的问题。体测图成果精度，另与已成图比对检查高分七号卫星是2019年发射成功的我卫星影像立体测图成果精度，并通过实图15个野外像控点定向国自主研发的首颗亚米级光学立体测绘际作业统计比对卫星影像立体测图和航卫星，可获取空间分辨率为0.8m的前摄影像立体测图这两种不同作业方式的视和后视全色影像，及空间分辨率为作业效率。3.2m的多光谱影像[1]。可以用于基本比例尺地形图的测绘、实景三维建设等国3卫星影像立体测图精度统计家重大项目生产[2]。高分七号卫星每年检验卫星影像立体测图的精度主要可获取我国陆域有效覆盖面积300万涉及两部分，即定向精度和测图精度。km2，连片覆盖100万m2[3]的影像。目前3.1定向精度图210个野外像控点定向卫星影像进行立体测图还没有进入常规本次试验像控点布设采用全野外布的基础测绘更新的范畴，国家还没有制点法，一个单模型分别采用控制点5点定卫星影像进行立体测图相关的技术规定向、10点定向和20点定向进行控制，范，更新流程等都是参考航空摄影测量比对不同数量控制点定向精度。像控点的[4]。卫星影像进行立体测图如何布设分布如图1~图3所示，单模型定向布设控制点，精度符不符合基础测绘规范要不同数量像控点的定向结果如下：求，总体工作效率如何，是值得测绘工作5点定向精度：者进行试验和研究的事情。最大误差：dx=0.744m图320个野外像控点定向

（

10000比例尺地形图空三精度，山地基本定向点平面位置中误差为4.0，高程中[5]误差为1.5，见表1。从试验结果可以看出，利用5点定向、10点定向和20点定向精度差别不大，5点定向精度即可满足1:1万规范要求，即一个卫星影像体中误差是满足规范要求的。试验结果显示高分七号卫星影像立体测图精度可以满足1:1万测图规范要求，高分七号卫星影像可以作为基础测绘1:1万数据更新的影像数据源。第二种精度比对目的是在原有地形图上进行法即立体模型点与外业实测同名点的较差。4工作量及经费统计高分七号卫星影像立体测图的效率如何，主要从工作量、经费情况等几个、立体像对500km2的测图范围只需要5修测作业考量，比对结果只能作为参考。作业便利度等方面去考量。个野外控制点即可满足测图要求。3.2测图精度统计评价实际模型精度的金标准是第一种方本次测图精度采用两种方式进行精基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值表1度统计，一种方法为利用GPS实测的检成图比例尺点别平面位置中误差高程中误差查点与卫星影像立体测图的模型同名点平地丘陵地山地高山地平地丘陵地山地高山地进行精度检测；二是在卫片立体像对上基本定向点3.03.04.04.00.220.81.52.2采集的矢量与往年1:1万已成图矢量成1：10000检查点3.53.55.05.00.31.02.03.0果进行精度比对。3.2.1外业实测检查点与卫片立体模型公共点7.07.010.010.00.62.04.06.0同名点进行精度比对GPS实测检查点与卫片立体模型同名点平面精度统计(5点定向模型)表2本次外业利用GPS共测设检查点外业检查点坐标值卫片立体测图坐标值差值30个，与卫片立体模型同名点进行精度序号坐标X坐标Y坐标X坐标Y比对，用5点定向、10点定向、20点定向198388.8127706.6698387.8727706.23-0.94△X-0.43△Y1.04△S的模型分别比对了精度，精度统计结果298060.3728346.7698059.3728346.52-1.00-0.241.03如下：5点定向模型的测图精度：平面最397774.8128794.5997774.1128794.67-0.700.080.71大误差为2.57m，中误差为1.13m，精度498708.8826701.8498707.7126701.14-1.17-0.701.37结果见表2（坐标做了脱密处理）；高程5100244.4426972.81100243.6026972.81-0.840.000.84最大误差为1.45m，中误差为0.88m，见698952.0127909.1698951.2827909.59-0.730.420.84表3。798842.0327655.7198841.7327655.64-0.30-0.070.3010点定向模型的测图精度：平面最897337.0027266.5797336.1027266.43-0.90-0.140.91大误差为1.91m，中误差为0.84m；高程996397.3528720.9196396.4828719.92-0.87-0.991.31最大误差为0.96m，中误差为0.49m。20点定向模型的测图精度：平面最1096130.0927180.5096128.9127179.68-1.17-0.811.43大误差为2.25m，中误差为1.09m；高程1196910.6726570.8996909.0526571.05-1.620.161.63最大误差为0.79m，中误差为0.33m。1296257.9825784.1696257.0325784.28-0.950.120.96从精度检测的结果可以看出，3种1397283.6125472.7097282.8625473.11-0.750.410.86控制点定向的模型精度都能满足5米等1495941.2924864.4395941.3824864.600.100.170.19高距的1:1万基础地理信息数据更新的1596722.6124157.8896722.0724157.92-0.540.040.54规范要求。单模型定向5点、10点、201696939.0223118.7596938.0723119.25-0.940.501.07点定向平面中误差基本无差别，20点定1797401.7723699.6997400.6923699.28-1.08-0.421.15向的高程精度比5点定向测图的高程精1897738.8324442.6797738.4924442.42-0.34-0.250.42度略高，即野外控制点数量多能提高高1998773.2525817.4098772.4425817.24-0.81-0.160.83程精度。3.2.2.卫片立体采集的矢量与往年已成2099810.0124925.3399807.4424924.89-2.57-0.432.61图1:1万矢量成果比对21100222.6124237.94100221.9524238.41-0.670.470.82本次卫星影像立体测图试验，在52299762.0623474.6899760.8023474.59-1.26-0.091.26点定向的立体模型上，共选取55个点进2399349.9624587.6099348.6324586.04-1.33-1.562.05行平面精度检测，最大误差为4.93m，中2498619.9524393.4998620.1424392.320.19-1.171.19误差为2.45m；选取80个点进行高程点2598034.1723619.0298032.9423619.38-1.220.361.28精度检测，最大误差为1.61m，中误差为2699902.0026396.2399900.8326395.67-1.17-0.551.290.51m。2797232.5925960.7397231.8525960.89-0.740.160.76根据试验结果进行误差分析，因第二种方法开展的精度检测是与上一轮1:2896503.1126077.9496503.1526077.680.03-0.270.271万矢量成果进行比对，上一轮成果本2997007.4427736.0897006.6827736.14-0.760.060.76身存在着测图误差，故精度检测发现两3097595.2526908.3597594.3226908.51-0.930.160.94次测图的个别点平面精度最大误差较检测点数量（个）：30粗差数量（个）：0粗差率（%）：0高，跟两次测图的误差积累有关，图幅总中误差限差：±7.5m中误差：±1.13m

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术技安徽建筑量测与验试测检138GPS实测检查点与卫片立体模型同名点高程精度统计表(5点定向模型)

表3析，国产的卫星影像购买的费用比航测序号要素类型外业检查点高程值H1卫片立体测图高程值H2差值△h法测图的航摄费用略低。1JC00163.0562.670.384.2.2软件经费2JC00264.4364.050.38通过测绘同行单位调研，很多单位3JC00363.8563.090.76原有的数字摄影测量系统无卫星影像立4JC00459.4159.110.30体测图功能，需要新购置(或在原有软件5JC00593.3492.350.99上升级)专用软件，目前国内市场常用的软件有JX5立体测图软件和MapMatrix6JC00681.9081.680.23Grid（试用版）数字测量系统等，可用于7JC00773.2273.070.15卫星影像立体测图，卫星影像加密软件8JC00960.3159.850.46有PixelGrid测量系统等，软件一次购置9JC01059.2858.290.99可以多年使用。10JC01161.5161.310.204.2.3内外业经费11JC01260.9660.190.76本次试验外业测量进行了控制点和12JC01366.4065.870.53检查点测设，内业分别进行空三加密、内13JC01463.2862.550.74业测图、精度比对等试验。涉及经费有14JC01586.5585.181.37劳务费、差旅费、车辆使用费等。像控点测量经过精度比对，5点法15JC01674.1672.711.45已能满足精度要求，按5点定向法工作16JC01764.3863.161.22量来测算经费，如表4所示，高分七号卫17JC01864.0962.421.67星影像外业控制测量所需控制点数量18JC01962.4661.930.53少，比相同面积的航摄影像控制测量和19JC02061.6961.010.68空三加密节省约50%以上的经费；DOM20JC02169.2768.350.91制作方面因同样面积卫片所涉像对少，21JC02270.4468.991.45节省了DOM像对拼接及处理拼缝的时22JC02379.4778.391.08间，约可节省60%的影像制作经费，卫星影像内业立体数据采集与编辑建库与23JC02470.7869.800.98航测法测图工作量相当，故经费相当。24JC02664.5463.321.2225JC02763.5262.690.845结语26JC02872.6771.990.68从试验结果可知，高分七号作为我27JC03062.3561.970.38国首颗立体测绘卫星，卫星影像立体测28JC03162.9561.881.07图精度高，完全满足基础测绘1:1万规29JC03260.1859.880.30范要求；同时卫片立体测图具有影像获30JC03361.2360.540.68取方便、外业控制工作量少、空三加密检测点数量：30粗差数量（个）：0粗差率（%）：0快、单景影像覆盖范围大、立体测图所用像对少、无需频繁切换像对等优点。为中误差限值：±2.50m统计中误差：±0.88m基础地理信息数据快速更新提供了新的高分七号卫星影像立体测图工作量对比表4选择方案。数据源面积像对数像控点数空三加密DLG采集DOM制作高分七卫星影像550150.70天20人7天1天参考文献航摄影像55040161.5天20人7天3天[1]解益辰，桂木政.基于高分七号立体卫星影像生产DEM数据及精度验证［J].测4.1高分七号卫星影像立测与航测法测53.33%，内业DLG采集工作量基本相绘2021，44（04）:163-165.图工作量比较同，DOM制作可节省66.67%工作量。[2]张新伟，贺涛，赵晨光，等.高分七号卫星本次试验对卫星影像立体测图和航4.2经费情况及比对测绘体制与性能评估[J].航天器工程，测法立体测图的工作量进行了比对，以卫星影像立体测图经费涉及数据源2020，29(3):1-11.[3]徐红“高分七号”.来了1:1万地形图全一对卫星影像立体像对可测图范围购置经费、软件购置经费、内外业测图经覆盖还远吗?——访高分专项应用系统550km2面积进行统计，利用地面分辨率费等，具体经费及比对情况如下。副总设计师、自然资源部国土卫星遥感为0.8米的高分七卫星影像与0.5米地4.2.1影像经费应用中心总工程师唐新明[J].中国测绘,面分辨率UCXPWA航摄影像进行作业目前试验用的高分七号卫星影像立2020(10):13-17.比较了工作量。如表4所示，利用高分体像对，为通过省级卫星中心申请免费[4]CH/T9006-2010,1:50001:10000基础地理信息数字产品更新规范[S].七卫星影像外业像片控制测量工作可节使用，还没有卫片像对的价格，根据国内[5]GB/T23236-2009,数字航空摄影测量省68.75%，内业空三加密工作量可节省市场的卫星影像采购价格和航摄价格分空中三角测量规范[S].