遙感衛(wèi)星影像精度糾正試驗研究

韓泳敬

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，遙感技術(shù)也逐漸形成高空間分辨率和高光譜分辨率發(fā)展的趨勢，并在城市規(guī)劃、地籍調(diào)查管理、資源調(diào)查等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而快速、高精度糾正成了相關(guān)學(xué)者研究重點。在遙感影像生產(chǎn)中，成果精度主要體現(xiàn)在全色影像上。因此，為了提高項目的生產(chǎn)效率，本文對衛(wèi)星遙感影像制作項目DOM成果影像精度糾正進行試驗研究，并以廣東省作為試驗區(qū)域，通過選取不同控制點的遙感衛(wèi)星全色影像進行比較，并對產(chǎn)生的誤差進行比較。

關(guān)鍵詞 衛(wèi)星遙感影像 全色影像 精度分析

中圖分類號：V55;TP7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）09-0001-04

1 試驗概況

1.1 現(xiàn)狀概述

近年來，在優(yōu)于一米遙感衛(wèi)星影像制作項目中，使用2014年的廣東省第一次地理國情普查正射影像項目影像成果作為影像定向糾正參考底圖，因其時像和實地地物距今均變化較大，軟件自動定向匹配效果逐年不佳，已不能滿足項目生產(chǎn)需要。需使用時相較新且滿足精度要求的影像成果替代，以提高生產(chǎn)效率。

1.2 試驗?zāi)康?/p>

為提高項目生產(chǎn)效率，針對當前參考底圖定向糾正自動匹配效果不佳的問題，選用2019-2020優(yōu)于0.5米分辨率衛(wèi)星遙感影像DOM制作項目DOM成果作為影像定向糾正新參考底圖，驗證采用新參考底圖糾正制作的影像是否滿足項目要求。

2 資料情況

2.1 基礎(chǔ)原始影像

部、省衛(wèi)星遙感中心統(tǒng)一分批推送的衛(wèi)星遙感影像。分辨率優(yōu)于1米，主要包括高分二號（GF2）、北京二號（BJ2）等，另外根據(jù)數(shù)據(jù)獲取和有效覆蓋情況，統(tǒng)一協(xié)調(diào)獲取QuickBird、WorldView-1/2/3/4、Pléiadess-1A/1B、GeoEye-1等國外高分辨率衛(wèi)星遙感影像，完成全省范圍的覆蓋。

2.2 基礎(chǔ)參考底圖

2019-2020年優(yōu)于0.5米分辨率衛(wèi)星遙感影像DOM制作項目成果。坐標系為2000國家大地坐標系，高程系統(tǒng)為1985國家高程基準，tiff格式，分辨率為0.5米，平面精度中誤差設(shè)計要求為：平地、丘陵±2.5米，山地、高山地±3.75米，成果平面精度均滿足設(shè)計要求，由2018年-2019年采集的衛(wèi)星影像和航攝影像生成，覆蓋全省。

2.3 精度檢測影像

2015年生產(chǎn)的廣東省高分辨率航空影像數(shù)據(jù)建設(shè)項目數(shù)字正射影像圖。坐標系為2000國家大地坐標系，高程系統(tǒng)為1985國家高程基準;成圖比例尺1：2000;TIFF格式;分辨率優(yōu)于0.2米，平面精度中誤差設(shè)計要求為：平地、丘陵±1.2米，山地、高山地±1.6米，成果平面精度均滿足設(shè)計要求。由2013年-2015年采集的航攝影像生成，覆蓋全省。

2.4 基礎(chǔ)高程資料

廣東省數(shù)字高程模型更新項目數(shù)字高程模型成果。2000國家大地坐標系，高斯—克呂格3°分帶投影、中央子午線分別為111°、114°、117°，1985國家高程基準，格網(wǎng)尺寸2米×2米，高程中誤差精度設(shè)計要求為平地0.5米、丘陵0.7米、山地1.5米、高山地2米，成果均滿足精度要求。范圍覆蓋全省，由2017-2018年航攝采集的激光點云生成。

3 試驗方案

3.1 試驗區(qū)概況

本次試驗區(qū)域主要位于粵東、粵西、粵北、珠三角地區(qū)，原始影像數(shù)據(jù)源包括北京二號、高分二號、高景一號、WorldView等常用的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)源，區(qū)域包括懷集縣、廉江市、陽春市、普寧市、惠來縣、陽山縣、寶安區(qū)、梅縣區(qū)、蕉嶺縣等，地形類型包括平地、丘陵、山地。

3.2 試驗方法

在遙感影像生產(chǎn)中，成果精度主要體現(xiàn)在全色影像上，因此本項目主要分析全色影像的糾正精度。

（1）以基礎(chǔ)參考底圖影像和基礎(chǔ)高程資料為基礎(chǔ)，抽取不同地形類型、不同數(shù)據(jù)源、分布在不同分辨率底圖區(qū)域的衛(wèi)星影像，使用影像處理軟件全自動完成衛(wèi)星影像的定向、糾正等處理步驟得到單景正射影像成果，對全自動處理得到的全色影像的精度、匹配點數(shù)量及其分布等進行分析，并使用高分影像對成果進行平面精度檢測，統(tǒng)計分析其精度情況，分析以優(yōu)于0.5米分辨率衛(wèi)星遙感影像DOM制作項目成果影像作為參考底圖的定向方法能達到的精度等級。[1]

（2）抽取部分不同類型原始影像進行全人工定向、糾正等處理步驟得到單景正射影像，分析無法自動選點或自動匹配點位不均勻、某個區(qū)域缺點等時利用人工進行選點（配準點數(shù)較少）的情況下正射影像的精度等級。[2]

本次使用PIEOrtho影像處理軟件進行測試，軟件可自動處理衛(wèi)星影像定向匹配、糾正等影像常規(guī)操作，搭載國內(nèi)外常用衛(wèi)星RPC模型，支持國內(nèi)外主流衛(wèi)星影像自動化處理。軟件處理時，紋理質(zhì)量和幾何均勻度等參數(shù)設(shè)置為一般，誤差閾值設(shè)置為標準RPC模型誤差閾值等影像糾正常規(guī)參數(shù)設(shè)置。試驗具體流程如上圖1所示。[3]

4 試驗結(jié)果分析

4.1 全自動定向統(tǒng)計情況

通過全自動定向統(tǒng)計，具體統(tǒng)計情況如表1～表3所示。

4.2 人工定向情況

在人工選點中一般要求：對全色影像上中下位置均勻各選擇至少3個明顯地物點，具體如表4～表6所示。

4.3 試驗結(jié)果分析

根據(jù)上表全自動定向統(tǒng)計情況和人工定向統(tǒng)計可以看出：

（1）采用全自動定向糾正時，不同衛(wèi)星類型和地形類型的影像的點位匹配數(shù)量充足，分布均勻，匹配效果良好。全色影像定向中誤差在一個像素內(nèi)，平面檢測精度基本小于±2米，精度大大高于項目設(shè)計限差要求，其中位于平地、成圖分辨率高的影像精度要好于位于山地、成圖分辨率低的影像。

（2）采用人工定向糾正時，全色影像手工定向點選點分布均勻。全色影像定向中誤差均在一個像素內(nèi)，平面檢測精度基本小于±2米，精度大大高于項目設(shè)計限差要求，其中位于平地、成圖分辨率高的影像精度要好于位于山地、成圖分辨率低的影像精度。

（3）采用全自動定向方式時，全色影像定向中誤差要好于人工定向方式得到的全色影像。全自動定向方式得到的單景影像平面精度，無論位于平地或山地均高于人工定向方式得到的單景影像成果。

5 結(jié)論

通過試驗結(jié)果分析，使用2019-2020年優(yōu)于0.5米分辨率衛(wèi)星遙感影像DOM制作項目DOM成果作為新參考底圖，使用影像處理軟件進行全自動衛(wèi)星影像的定向、糾正等處理步驟得到的單景正射影像成果，其0.5米分辨率影像中誤差達±1.04m，0.8米分辨率影像中誤差達±1.74m，總的優(yōu)于1米分辨率影像成果中誤差達±1.43m，采用人工定向方法得到的單景正射影像成果，其0.5米分辨率影像中誤差達±1.78m，0.8米分辨率影像中誤差達±1.89m，總的優(yōu)于1米分辨率影像成果中誤差達±1.83m，自動和人工方式正射糾正成果精度均無明顯系統(tǒng)粗差點，能滿足1：10000比例尺±5m的精度要求，甚至能滿足1：5000比例尺±2.5m的精度要求。實際生產(chǎn)中優(yōu)先使用軟件全自動定向方法，無法自動匹配或自動匹配時個別區(qū)域缺點等情況下，采用人工定向的方式同樣能得到滿足精度要求的影像成果。

參考文獻：

[1] 李偉.衛(wèi)星影像糾正精度的對比分析[J].經(jīng)緯天地，2019（01）：43-45.

[2] 拓萬兵，陳昱蓉，趙新坤.衛(wèi)星遙感影像幾何糾正模型精度對比研究[J].地理空間信息，2019（05）：50-52.

[3] 許德合，閆堃柘，郭海濤.“天繪一號”影像正射糾正實驗與精度分析[J].測繪與空間地理信息，2018（09）：27-30.