资源三号卫星影像应用于1∶1万基础地理信息数据快速更新的探索

资源三号卫星影像应用于1∶1万基础地理信息数据快速更新
的探索
李爽
【摘要】文章叙述了资源三号卫星影像在1∶1万基础地理信息数据生产试验中的应用情况,以及各生产环节中的精度统计情况,针对资源三号卫星影像的可用性及应用过程中的关键技术问题进行了研究,对资源三号卫星影像的应用前景进行了展望,对多源影像数据在基础地理信息数据更新生产中的综合应用进行了探索.
【期刊名称】《北京测绘》
【年(卷),期】2017(000)001
【总页数】4页(P17-19,57)
【关键词】资源三号;卫星遥感影像;1∶1万基础地理信息数据;快速更新
【作者】李爽
【作者单位】辽宁省基础测绘院,辽宁锦州121003
【正文语种】中文
【中图分类】P231
截止2015年我省已经全面完成了省内1∶1万比例尺基础地理信息数据的生产和建库工作，为了在“十三五”期间更好的服务于政府重要决策、真实的反映国民经济发展现状，针对省内重要要素的快速更新势在必行。

由于传统的1∶1万基础测绘是全要素生产，工作量大，成图周期长，其更新如何适应社会快速发展的需求，
就成为了一个重要的课题。

[1]合理选取影像数据源及充分利用已有数据资料是提高数据更新速度的不可忽视的因素。

本次我省开展的1∶1万地形图重要要素更新与建库工作，计划主要采用分辨率为0.8m的高分二号影像为主，但在计划工期内无法保证高分二号卫星影像的全覆盖，测区内未覆盖的范围计划采用资源三号卫星影像进行补充，针对此种情况，开展了资源三号卫星影像应用于1∶1万基础测绘数据快速更新技术的研究。

资源三号测绘卫星是我国自主设计和发射的第一颗民用高分辨率立体测图卫星，主要用于1∶50000立体测图及更大比例尺基础地理产品的生产和更新以及开展国土资源调查与监测。

其主要技术参数见表1。

[2]
《1∶5000 1∶10000基础地理信息数字产品更新规范》中规定1∶1万地形图更新应使用分辨率高于1.0m的影像数据源，资源三号卫星影像的分辨率不符合规范要求，为了论证资源三号卫星影像应用于更新1∶1万地形图工作中的情况，我们组织了针对性的生产试验，对以下几方面进行了论证分析：
(1)应用资源三号卫星影像制作DOM数据能够达到何种精度。

(2)基于资源三号卫星影像制作的DOM数据进行数据采集，能够达到何种采集精度。

(3)资源三号卫星影像在应用过程中的关键技术要点。

针对以上问题，进行了生产试验，主要对应用资源三号分辨率为3.5m的前后视影像形成的立体像对数据采集精度、应用分辨率为2.1m的下视影像生产的DOM数据精度以及应用DOM进行DLG数据更新的精度进行了统计分析，并对各工序的技术流程及关键技术要点进行了生产试验。

任务区域的四个角域分别以对点的形式采集，内部均匀布设，共布设了33个平高点，房角、墙角等目标清晰的点位，均位于目标点顶部。

内业选取其中11个点为控制点，其余点为检查点，最终基本定向点及检查点的残差见表2。

但在对外业立体采集的数据进行外业实测地物点精度检测过程中，统计的精度残差均超过限差，具体见表3。

DOM数据应用航天远景软件，以资源三号卫星分辨率2.1m的下视影像为数据源制作，具体经过应用控制点成果、DEM成果、RPC轨道参数对全色及多光谱影像经过外参数解算进行正射纠正，纠正后经过融合、增强、彩色合成处理形成以景为单位的正射影像数据，其中影像融合是对不同空间分辨率的全色影像和多光谱影像进行融合处理，使融合后的影像同时具有多光谱和高分辨率的特征，有效地将高空间分辨率全色影像和低空间分辨率的多光谱影像融合起来，对影像上地物的识别意义重大。

[3]影像融合之前需要进行影像配准，本次生产试验以全色波段为基准，对多光谱影像进行配准，控制点精度保持在0.5个像素之内。

最后经过镶嵌、裁切形成分幅DOM数据。

DOM数据精度分析主要分为针对本项目的分析、针对地理国情项目中应用资源三号卫星影像生产的DOM数据进行精度分析两部分。

(1)本次生产试验在应用资源三号卫星影像2.1m下视制作的DOM检测区内，外业共实测明显地物点88个，经统计平面位置中误差为2.47m，最大误差值为6.20m，最小误差为0.4m，没有超过两倍中误差的粗差点。

(2)由于本次生产试验的影像源有限，为了使检测结果具有代表性，又对地理国情普查时点核准项目中应用资源三号卫星影像2.1m下视制作的DOM数据进行了精度检核，共检测11幅1∶1万DOM数据，检测点数均超过20，图幅中最大中误差为4.58m，最小中误差为2.02m，粗差率均小于5%。

(1)基于资源三号卫星影像立体像对DLG数据采集的精度检核
利用资源三号卫星影像的分辨率为3.5m的前后视影像形成立体模型，控制点平差计算残差及多余控制点残差均符合规范要求，基于立体模型进行采集的数据精度共统计了4幅1∶1万地形图，精度统计情况见表3。

(2)基于分辨率为2.1m的下视影像制作的DOM数据的采集精度的分析
由于《国家基本比例尺地形图更新规范》及《1∶5000 1∶10000基础地理信息数字产品更新规范》中对数字正射影像图采集法生产的DLG与DOM数据的套合精度做了相应的要求，所以本次生产试验对应用资源三号卫星影像制作的DOM数
据与“十二五”期间应用航空影像立体模型生产的DLG数据的套和偏差做了详细
的统计，共统计了33幅1∶1万数据，其中15幅为平地、丘陵地区，其他为山地、高山地区，由于DLG与DOM为不同期不同数据源生产的数据，所以套合偏差精度要求按照相关规范要求平地丘陵地区为不大于2×5m，山地高山地为不大于
2×7.5m。

具体统计结果见表4。

依据统计结果分析，山地、高山地图幅DLG数据与DOM的套合偏差均能够满足规范的相关要求，平地丘陵地部分图幅不满足套合偏差的要求。

从以上的各环节的精度统计结果分析，资源三号卫星影像在1∶1万基础地理信息数字产品的更新工作中具有一定的可用性。

(1)基于2.1m下视影像制作的DOM数据精度基本能够满足规范的相关要求，可
以考虑作为1∶1万DOM数据，特别是山地、高山地地区更新生产的补充数据源。

(2)前后视3.5m影像形成的立体模型尽管纠正的精度符合相关规范要求，但基于
立体模型采集的矢量数据实地检测精度不符合1∶1万DLG数据的精度要求，并
且由于地面分辨率相对较低，对于像控点选取、影像纠正、数据采集等均有不同程度的影像，精度统计存在不确定性，不适用于1∶1万比例尺DLG数据的采集。

(3)由于生产试验中DOM精度统计结果，以及不同数据源DOM与DLG的套合偏差统计结果基本符合相关规范要求，所以在1∶1万DLG数据更新生产过程中可
将应用数字正射影像采集法，基于2.1m分辨率下视影像制作的DOM数据进行DLG数据的更新的方案作为更新的补充技术方案。

影像分辨率是资源三号卫星影像在1∶1万基础地理信息数据更新工作使用过程中
最关键的问题，不符合相关规范中关于影像源分辨率的要求，即使作为补充数据源使用，也应在生产的各个环节中重点监控、掌握成果的精度情况。

(1)控制点布设尽量采用9点法，同时应增加检查点的数量，在影像纠正后及时进
行精度检核，保证整体精度符合要求。

(2)对测区内应用资源三号卫星影像生产的DOM数据精度要作重点精度检核，不
能与其他高分辨率卫星影像生产的DOM数据共同计算检查比例，要单独进行高
比例精度检测。

(3)采用DOM进行数据采集前，要与原DLG数据进行套合检查，按照相关规范的套合偏差要求执行，如发现有套合偏差超过限差的情况，仔细分析原因，进行处理。

(4)对DLG数据中应用DOM更新的要素，要进行重点的精度检测，确保DOM及套合偏差符合要求的前提下，最终DLG数据成果也满足相关规范的精度要求。

(5)由于资源三号卫星影像分辨率的局限性，尽量考虑用于山地、高山地地区的补
充影像源，在生产过程中要注意采用外业实测等技术手段作为补充，确保地理信息成果精度满足相关规范的要求。

综上所述，本次生产试验得出的结论证明，资源三号卫星影像的分辨率为2.1m的下视影像，在1∶1万基础地理信息数据快速更新生产中，具有一定的应用价值和潜力，特别是在山地、高山地地区，项目试验成果的精度均能够满足相关规范中技术指标的要求，可以作为补充数据源，弥补其他符合规范分辨率要求的卫星影像有云、有雾等特殊情况无法应用的影像源漏洞，达到地理信息数据快速更新的目标，但基于试验数据的局限性，结论还需在更多的生产实际中进行验证，无论如何，资源三号卫星影像作为国产高分辨率卫星影像，应用前景十分宽广，还应继续拓展其在基础地理信息数据生产应用的广度和深度。