應用資三數據的1：5萬DOM生產方法研究

張光輝+++焦朋濤

摘 要：隨著數字攝影測量相關技術及我國衛星事業的發展，如何將我國自主研發獲取的衛星數據在測繪行業當中得到更為廣泛的應用，成為專業人士關注的重點。而國產衛星影像的使用，不僅涉及到所用到的專業技術，其所能達到的各項精度也同樣令人矚目。該文通過兩個生產性試驗項目，介紹了利用資三影像及國產PixelGrid系統制作1：5萬DOM的方法，并從不同方面做了精度比對，取得了一定的經驗。

關鍵詞：資三影像 PixelGrid 1：5萬 DOM 精度

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0039-02

資源三號衛星歷經三年多深化論證，經過近四年研究開發，于2012年1月9日在太原發射場發射成功。衛星工程突破了諸多技術難題，是我國首顆民用高分辨率立體測圖衛星，衛星在軌測試和前期運行表明，資源三號是目前我國綜合精度最高的遙感測繪衛星，多項技術指標已經達到或優于國外同類型的測繪衛星。

DOM，是數字正射影像圖（Digital Orthophoto Map）的縮寫，是利用DEM對航空或航天影像經逐像元進行輻射改正、微分糾正和鑲嵌，并按規定圖幅范圍裁剪生成的形象數據，帶有公里格網、圖廓（內、外）整飾和注記的平面圖。它可作為背景控制信息，評價其它數據的精度、現實性和完整性，也可從中提取自然資源和社會經濟發展信息，為防災治害和公共設施建設規劃等應用提供可靠依據。

雖然利用資源三號衛星影像生產1：5萬基礎測繪山地及高山地的系列產品已在一些生產單位投入使用，但其生產的產品精度亦待檢測。該文將結合兩個1：5萬基礎測繪項目針對利用資源三號衛星影像生產1：5萬基礎測繪DOM的精度進行初步探索。

1 資三影像及PixelGrid簡介

1.1 資三影像簡介

資源三號測繪衛星，簡稱ZY3，是中國第一顆民用高分辨率光學傳輸型測繪衛星。

以往航空攝影，受天氣因素影響很大，比如有雨的天氣就不能拍攝，導致一年成像面積只有70萬到100萬平方公里，而且是把所有比例尺都算上的，而資源三號衛星為解決這個矛盾，利用回訪功能，以特區為單位，可以避開受天氣因素影響的地方選擇其他拍攝地方，并且生成的是一個可量測的實體模型，我們可以通過計算機直接量測實體模型，不用全部到野外進行實地測量，就可實現數據的準確采集，同時也實現了影像加工和整理的整體數字化。

1：5萬基礎測繪所用的資三影像數據由國家測繪地理信息局衛星測繪應用中心提供，其坐標系統為WGS84，投影方式是UTM投影。

1.2 PixelGrid簡介

1.2.1 基本情況

高分辨率遙感影像數據一體化測圖系統PixelGrid是由中國測繪科學研究院自主研發的“十一五”重大科技成果，獲得2009年度國家測繪科技進步一等獎。該軟件是我國西部1：5萬地形圖空白區測圖工程以及第二次全國土地調查工程的主力軟件，被譽為國產的“像素工廠”，可以完成遙感影像從空中三角測量到各種比例尺的DLG、DEM/DSM、DOM等測繪產品的生產任務。

1.2.2 PixelGrid制作DOM的優勢

在利用資三影像制作1：5萬基礎測繪正射影像的項目中，該研究者做過多種軟件的實驗及精度檢測，之所以最終選擇PixelGrid系統，是因為其基于多基線、多重匹配特征的自動匹配技術。

PixelGrid系統首次提出并研發了獨特的基于多基線、多重匹配特征的自動匹配技術，采用由粗到細（coarse-to-fine）的多級影像匹配策略，綜合集成多種成熟的、性能互補的影像匹配算法，在匹配算法的各個子模塊之間進行質量控制、自動進行匹配粗差定位和剔除，充分利用高分辨率遙感影像所提供的新特點（高信噪比、高反差的影像，高地面覆蓋重疊率等），獲取成像區域的高精度DEM，有效解決了復雜地形條件下DEM/DSM的全自動提取。

正是因為其基于多基線、多重匹配特征的自動匹配技術，可以全自動提取高精度的DEM，進而可以制作出高精度的正射影像，因此才最終選擇它來制作DOM。

2 制作DOM流程

利用PixelGrid處理資三影像制作DOM，是在資三影像加密得到經過各級檢查及修改的成果基礎之上進行的。在制作DOM時，主要是用PixelGrid里的“數字高程模型提取”、“正射影像生成拼接”兩個菜單來實現的，通過生成核線影像、匹配種子點線立體量測、自動影像匹配生成高精度的DEM，然后再利用DEM來生成DOM并進行自動拼接進而得到DOM成果。就整個項目而言，制作DOM的流程如圖1。

3 精度評估

用資三影像生產的DOM制作完成之后，為了檢測其幾何精度，該研究者從像控點的精度比對、用資三影像所測線狀地物與衛片DOM的套合、用航片所測線狀地物與衛片DOM的套合、等高線與衛片DOM的套合等幾個方面進行了精度比對。設計書對于使用資三影像區域平面精度的要求是“凡是采用資源三號衛片的測區，所有地類平面精度放寬0.5倍”，由此推算區域網絕對定向中基本定向點在山地與高山地的平面殘差應為6.0米，而衛星遙感影像DOM的平面位置精度根據《基礎地理信息數字產品1：10 000 1：50 000生產技術規程第3部分：數字正射影像圖（DOM）》5.3a表述“一般情況下衛星遙感影像DOM的點位中誤差不大于2個像元”，根據資三影像資料推算，衛片DOM的平面位置精度應為6米。

3.1 像控點的精度比對

像控點的精度對比實際就是計算區域網絕對定向中基本定向點平面位置的中誤差。兩個生產性試驗項目涉及到用資三影像部分區域的DOM制作完成后，該研究者將像控點在立體模型里量測的坐標與其像控成果坐標做了比對，結果如圖2、圖3。

由比對結果可以看出，像控點的精度是比較理想的。

3.2 DOM與線狀地物的精度比對

3.2.1 DOM與資三影像所測線狀地物的精度比對

資三影像加密完成、經過各級檢查及修改之后，即投入測圖生產，該研究者在兩個項目中均勻地選擇了些線狀地物，將其與衛片DOM疊加后發現套合情況良好，平面位置基本相差在0.5～2米之間。

3.2.2 DOM與航片所測線狀地物的精度比對

在這次兩個生產性試驗的項目中，有部分圖幅由于是丘陵地或是資三影像未能全覆蓋而選擇航片生產，但也有部分資三影像與航片重疊的區域，該研究者在重疊區域的航片內均勻地選擇了些不易發生變化的線狀地物進行測繪，并將測繪的結果導入資三影像制作的DOM中進行比對，發現線狀地物與衛片DOM套合情況良好，平面位置基本相差在0.5～2米之間，個別相差較大的也在3、4米左右。

3.3 DOM與等高線的精度比對

對于已經測繪完成的等高線，該研究者均勻地選擇了山地和高山地的等高線與衛片DOM進行套合查看，發現套合情況良好。根據多年航測經驗，山勢陡峭區域的等高線，用航片生產出來的DOM與等高線的套合情況一般都不太理想，而試驗區域的衛片DOM與等高線的套合精度還是比較理想的，平面位置的套合差也基本都在0.5米～2米之間，個別相差較大的也均未超限。等高線與衛片DOM套合例圖如圖4，圖5。

根據衛片DOM與各類線狀地物及等高線的對比情況可以看出，其平面位置精度還是比較理想的。而成果DOM也因反差適中、色調均勻，質量情況表現良好。

4 結語

雖然利用資源三號衛星影像及Pixel Grid生產的1：5萬基礎測繪山地及高山地的正射影像在該研究者經歷的這兩個生產性試驗項目中均得到了比較好的精度評估，但其結果也只能作為生產當中的一種借鑒與參考。在后續的項目中，該研究者將繼續跟蹤、統計相關的精度統計，以便在基礎測繪項目及其它項目中更好地利用資源三號衛星影像資源，促進我國衛星事業的更好發展。

參考文獻

[1] 中國資源衛星應用中心網站，2013.

[2] PixelGrid軟件用戶手冊，2012.

[3] 廣東測繪院.1：10000基礎測繪設計書，2013.