GeoEye影像在10000基礎測繪中的應用

國仲凱

摘要：本文以GeoEye影像為數據源，以試驗生產的方式探討了GeoEye影像稀少控制點定向技術，分析了GeoEye影像的數學精度和要素提取指標，試驗結果可以為自治區基礎測繪生產提供參考依據。

關鍵詞：GeoEye影像；定向；數學精度；指標；基礎測繪

引言

隨著航天遙感技術的迅猛發展，特別是傳感器技術的發展，衛星遙感影像在空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率上不斷提高，同時影像獲取成本也逐步降低，使得衛星遙感影像的應用越來越廣泛。利用高分辨率衛星遙感影像進行高精度目標定位、立體測圖和變化監測是國內外的研究熱點之一；同時，衛星遙感影像正越來越多地應用于攝影測量領域，空間分辨率達到米級/亞米級的立體遙感圖像，已有能力替代傳統用于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。這使得采用衛星遙感影像獲取高質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影像的稀少控制點定向精度以及要素可判譯指標進行了試驗分析，探討其在1∶10000基礎測繪中的應用范圍。

1. GeoEye-1衛星簡介

2008年9月6日發射的GeoEye-1衛星是一顆商業對地成像衛星，是一顆太陽同步軌道衛星，軌道高度684km，運行周期98min。該衛星攜帶高分辨率的CCD相機，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、綠、紅和近紅外（450nm～900nm）四個波段。該衛星星下點幅寬為15.2km，數據獲取動態范圍為11比特，每天可獲取大于700 000km2的圖像數據，經過定向后的影像可以更好地為測繪、城市基礎地理信息動態更新、國土資源調查、生態環境監測、快速響應等不同的領域提供相應的基礎影像數據源。

2. 試驗研究

2.1 試驗區概況

試驗區選用了一個立體像對進行定向試驗，平差后選取地形類別為“平地”的一部分區域進行矢量采集。衛星影像覆蓋范圍、控制點分布情況和采集區域見圖1。

2.2 區域網平差

（1）平差方案

試驗中采用PixelGrid軟件進行影像定向，分別選用1個角點、2個角點、3個角點、4個角點作為定向點，剩余的作為檢查點，根據定向結果計算出相應的精度。針對不同定向點分布的情況下，分析定向點精度和檢查點精度。

（2）平差結果

四種方案的平差結果見表1。

2.3 矢量采集

（1）矢量采集

在JX4系統中引入PixelGrid平差結果，平差成果引入后，為加快數據處理速度，首先以圖幅為單位對衛星立體條帶影像進行分割，然后進行以圖幅為作業單元的矢量要素采集，根據要素采集要求，在GeoEye影像立體模型上進行地物、地貌的測繪，同時通過衛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的不同，并分析不同類型的衛星影像在灰度影像和融合后的彩色影像狀態下的立體采集可提取的地物指標及可達到的數學精度，采集結果見圖2。

（2）精度檢測

采集結束后，利用外業實測的檢查點對矢量要素進行精度檢測，檢測結果見表2。

3. 結論

（1）從影像定向結果上可知，當一個控制點定向時，GeoEye衛星影像的平面定向精度在10余米，高程精度在2m左右；再增加一個控制點后（即兩個控制點），GeoEye衛星影像即可達到較高的定向精度，繼續增加控制點對定向精度改善不明顯。

（2）從矢量要素檢測結果可知，定向后的GeoEye衛星影像所生產的產品精度滿足1∶10000比例尺的相關規范要求，同時也滿足1∶5000比例尺的相關規范要求。

（3）與航空影像相比，GeoEye衛星影像具有時效性高、覆蓋面積大、所需控制點少的優點，但同時也存在一些不足，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。

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