高分辨率卫星遥感测图精度试验分析

图１无人机低空数码航测获取地理 空间信息实施流程
万方数据
图２试验点位分布 ３．１无人机低空数码航测测图精度
表ｌ为无人机低空数码航测中随机抽取的２０ 个点位坐标，其点位中误差为０．０８６ １３４ ｍ。 ３．２高分辨率卫星遥感影像测图精度
表２为高分辨率卫星遥感影像测图中随机抽取 的２０个点位坐标，其点位中误差为０．９５２ ２１ｌ １１１。 ３．３点位误差分布图
表１无人机低空数码航测点位精度计算表
…
标准点数据
无人飞数据
坐标差
Ｘ
ｙ
Ｘ
Ｙ
△Ｘ
△ｙ
１
＊＊＊＊＊＊．２６６
＊＊＊＊＊＊＊．２３６
＊＊＊＊＊＊．２２９
＊＊＊＊＊＊＊．２７７
０．０３６ ７７５
－－０．０４０ ５５０
２
＊＊＊＊＊＊．６８３
＊＊＊＊＊＊＊．５０４
＊＊＊＊＊＊．７４１
＊＊＊＊＊＊＊．４５６ －－０．０５７ ９２０
利用ＭＡＴＩ。ＡＢ软件编写程序，将以上两组数 据分别输入即生成了点位误差分布图，如图３所示， Ｘ、ｙ轴分别表示试验数据与标准数据的二维坐标 偏移量，落入同心圆中的实验数据点越多则表明其
点号～～————————————二：二二＝ ·７０·
测绘工程
数据精度越高。图３直观地显示了无人机航测数据
精度及卫星遥感影像数据精度。
０．０５４ １２０
Fra Baidu bibliotek
１３
＊＊＊＊＊＊．６２７
＊＊＊＊＊＊＊．７１２
＊＊＊＊＊＊．７１４
＊＊＊＊＊＊＊．７２６ －－０．０８６ ６８０
－－０．０１４ ３１０
１４
＊＊＊＊＊＊．５９３
＂Ｘ－－Ｘ，＊＊＊＊＊．４２４
＊＊＊＊＊＊．６２９
＊＊＊＊＊＊＊．５０５
－－０．０３５ ４６０
－－０．０８１ ３８０
１５
＊＊＊＊＊＊．３１１
＊＊＊＊＊＊＊．６８８
＊＊＊＊－Ｋ＂＂ｌｅｔ．４５０
＊＊＊＊＊＊＊．７０６ －－０．１３９ ３００
－－０．０１７ ９００
１６
＊＊＊＊＊＊．５０９
＊＊＊＊＊＊＊．１４６
＊＊＊＊＊＊．４９７
＊＊＊＊＊＊＊．１１８
０．０１１ ７８９
０．０２７ ９７８
１７
＊＊＊＊＊＊．２６２
＊＊＊＊＊＊＊．９１１
＊＊＊＊＊＊．３７９
由于在野外利用数字化测图法测绘的地形图精 度较高，因此，该次试验以实地高精度测绘的地形数 据为标准，分别与无人机数码航测获得的点位数据 以及ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ遥感影像获得的点位数据进行比 较，求出无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感 技术２种测图方法的点位中误差并将其进行比较分 析。具体作法是在将无人机与遥感影像获得的点位 数据统一到同一地区野外实地测绘数据坐标系统 中，从２种影像中各随机选取若干地面点位坐标（图 ２为随机选取试验点的分布情况），分别计算这２种 方法的点位中误差，并利用ＭＡＴＩ。ＡＢ软件生成点 位误差分布图。
摘要：针对我国现阶段航测与遥感技术发展水平及实际需求情况，结合“五一二”地震灾后重建工作进行地理空间
数据快速采集技术试验，从多方面对利用无人机低空数码航测及高分辨率卫星遥感技术测绘大比例尺地形图进行
技术比较和精度分析，并得到一些有实际意义的结论。
关键词：轻型无人机；低空数码航测；高分辨率卫星遥感；比较分析
收稿日期：２００９—１０—２３ 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大资助项目（２００６ＢＡＪ０５Ａ１３） 作者简介：胡晓曦（１９８６－－），女．硕士研究生．
万方数据
第４期
胡晓曦，等：无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感测图精度试验分析
·６９·
图工作的灵活性，目前已经成为大比例尺测图技术 的重要发展方向。
＊＊＊＊＊＊．８４７
＊＊＊＊＊＊＊．８７６
０．０００ ８６９
ｏ．０３７ ６，１７
６
＊＊＊＊＊＊．５７１
＊＊＊＊＊＊＊．９１１
＊＊＊＊＊＊．６４３
＊＊＊＊＊＊＊．０２８ －－０．０７１ ３２０
－－０．１１６ ５３０
７
＊＊＊＊＊＊．０９１
＊＊＊＊＊＊＊．１０６
＊＊＊＊＊＊．０７８
＊＊＊＊＊＊＊．１０９
０．０１２ ７４３
０．００３ ９４７
－－０．０８５ ５４０
２０
＊＊＊＊＊＊．３４１
＊＊＊＊＊＊＊．３５５
＊＊＊＊＊＊．２７５
＊＊＊＊＊＊＊．３１６
Ｏ．０６６ ５８５
０．０３９ ０８８
第１９卷
ｍ
点位误差
０．０５４ ７４２ ０．０７４ ７６９ ０．０１６６ ７３０ ０．１１１ ２１５ ０．０３７ ６５７ ０．１３６ ６２７ ｏ．０１２９ ９６０ ０．０７８ ６６９ ０．０５５ ６９０ ０．０８８ ３９１ ０．０４５ ８４８ ０．０７０ ９４５ ０．０８７ ８５７ ０．０８８ ７６７ ０．１４０ ４４９ ０．０３０ ３６０ ０．１１７ ２７６ ０．１３９ １４２ ０．０８５ ６２６ ０．０７７ ２１０
高分辨率卫星遥感是以一种非常精细的方式来 观测地面，所获取的高空间分辨率遥感影像可以更 加清楚地表达地物目标的空间结构与表层纹理特 征，可分辨出地物内部更为精细的组成，地物边缘信 息也更见清晰，为有效地解译分析提供了条件和基 础。高分辨率遥感卫星影像使遥感卫星影像的适用 范围得到了扩展，不仅能应用于中小比例尺地图的 测绘，其高分辨率的特性同样也适用于大比例尺空 间信息的获取，加之其现势性强且易更新，已经成为 一种有效的空间信息获取技术。目前，ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ 卫星遥感能够大范围动态监测城镇及乡村地区的发 展与变化，从而较迅速地更新地理空间信息。然而， 现阶段我国还是主要依靠购买方式获取高分辨率遥 感影像，这种基于高分辨率遥感影像获取地理空间 信息的方式，不仅使数据的现势性受到限制，其成本 也大大增加。
１试验技术简介
用航空数码相机和轻型无人机分别代替传统航 空胶片和有人驾驶飞机，发展为无人机低空数码航 测技术，能够更灵活、快速地获取小范围区域的高精 度地理空间信息。无人机通常载重１０～５０ ｋｇ，安 装Ｉ－－－４个面阵数码相机，可获取０．０５～Ｏ．５０ ｍ分 辨率的光学彩色影像。并且，能够安装ＧＰＳ和轻小 型稳定平台支持空中三角测量，实现稀少地面控制 点情况下的高精度及高现势性测量，在提高工作效 率的同时也降低了测图成本。此外，无人机对场地、 天气及环境条件的依赖性较低，从而大大增强了测
－－０．００２ ５５０
８
＊＊＊＊＊＊．４５０
＊＊＊＊＊＊＊．１１９
＊＊＊＊＊＊．４９７
＊＊＊＊＊＊＊．０５６ －－０．０４７ ２８０
０．０６２ ８７６
９
＊＊＊＊＊＊．５２９
＊＊＊＊＊＊＊．４９８
＊＊＊＊＊＊．５７０
＊＊＊＊＊＊＊．４６
一Ｏ．０４０ ６９０
０．０３８ ０２７
１０
＊＊＊＊＊＊．９００
＊＊＊＊＊＊＊．９５９
点号
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０
表２高分辨率卫星遥感点位精度计算表
ｍ
标准点数据
第１９卷第４期 ２０１０年８月
测绘工程 ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ０Ｆ ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ ＡＮＤ ＭＡＰＰＩＮＧ
ＶｏＬ １９№．４ Ａｕ昏，２０１０
无人机低空数码航测与高分辨率 ．卫星遥感测图精度试验分析
胡晓曦１，李永树１，李何超２，许懿娜１
（１．西南交通大学地理信息工程中心，四川成都６１００３１；２．四川省国土勘测ｇ－楚＇ｌ研究院，四川成都６１００３１）
ＨＵ Ｘｉａｏ－ｘｉｌ，ＬＩ Ｙｏｎｇ—ｓｈｕｌ，ＬＩ Ｈｅ－ｃｈａ０２，ＸＵ Ｙｉ—ｎａｌ （１．ＧＩＳＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｃｈｕａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｒｒｉｔｏｒｉａｌ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
＊＊＊＊＊＊＊．８９７ －－０．１１６ ３８０
０．０１４ ４７８
１８
＊＊＊＊＊＊．７１９
＊＊＊＊。Ｘ－，Ｘ＂，Ｘ－．２０７
＊＊＊＊＊＊．６０２
＊＊＊＊＊＊＊．２８２
０．１１７ ２４６
－－０．０７４ ９３０
１９
＊＊＊＊＊＊．５３０
＊＊＊＊＊＊＊．３００
＊＊＊＊＊＊．５２６
＊＊＂Ｘ－－Ｘ－－Ｘ－－Ｘ－＊．３８５
２轻型无人机航测及其数据处理
无人机低空数码航测工作主要分为外业航摄及 内业制图两部分。外业航摄的主要工作包括航飞拍 摄及利用ＧＰＳ—ＲＴＫ野外实测像控点坐标；内业工 作主要包括相片拼接、空中三角测量等，如图１所示。
３数据成果精度分析
“五一二”大地震损毁了许多城镇乡村，为快速 获取地震灾区详细地理空间信息从而尽快地进行灾 后重建，尤其考虑到四川盆地多云雾的气候特点，本 次试验采用无人机低空数码航测方法获取地震灾区 的航片及地理空间信息。同时，利用同一地区２００６ 年的ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ高分辨率遥感影像，进行两种技术 方法的成果数据精度分析与比较。
中图分类号：Ｐ２３１
文献标志码：Ａ
文章编号：１００６—７９４９（２０１０）０４—００６８—０３
Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｉｇｈｔ ＵＡＶ ｌｏｗ—ａｌｔｉｔｕｄｅ ｄｉｇｉｔａｌ ａｅｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ
磐 Ｉ选择洌学平台Ｉ
曰
阶
选择内业数据处理软件
段
Ｉ
Ｉ按要求没汁确定航高及航线Ｉ
蓁施
审 布没ＧＰＳ—ＲＴＫ基准站
Ｉ 选择、测鲁控制点 Ｉ
Ｉ运行软件、启动ＬＰｓ模块ｌ
●
内 Ｉ创建区域阳文件、添加丰【ｊ片
业
●
数 揖
计算金字塔、没置参数
探”
Ｉ
理
ｌ 添加、测量像控点
阶
０
段
空中三角测量
‘
ｌ生成正射影像、ＤＥＭ等成果Ｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｅｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ＵＡＶ ｌｏｗ－ａｌｔｉｔｕｄｅ ｄｉｇｉｔａｌ ａｅｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｏｐｕｌａｒ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｇｅ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ，ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｍａｄｅ ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｓｅｖｅｒａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｕｓｅｆｕｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｒａｗｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｈｔ ＵＡＶ；ｌｏｗ－ａｌｔｉｔｕｄｅ ｄｉｇｉｔａｌ ａｅｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ；ｈｉｇｈ—ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ； ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
无人机ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）在军 事方面的发展得到广泛关注，其技术已经较为成 熟，并在一些局部战争中被成功使用。同时，无人 机民用发展也颇受瞩目，主要应用领域有测绘、防 灾减灾、森林防火、国土资源监测等。轻型无人机 低空数码航测具备灵活性强、高分辨率及成本较 低等优势，弥补了遥感技术在快速获取大比例尺 地形信息方面的不足，已经在我国大比例尺地形 图测绘、城镇建设规划、灾害应急处理及国土资源 调查与监测等方面进行了应用试验。本文在数据 采集试验的基础上，对上述两种方法进行技术比 较与精度分析。
０．０４７ ２７９
３
＊＊＊＊＊＊．２１２
＊＊＊＊＊＊＊．９５３
＊＊＊＊＊＊．２２６
＊＊＊＊＊＊＊．９６２ －－０．０１３ ８９０
－－０．００９ ２２０
４
＊＊＊＊＊＊．５０４
＊＊＊＊＊＊＊．１３６
＊＊＊＊＊＊．４７３
＊＊＊＊＊＊＊．２４２
０．０３１ ２７５
－－０．１０６ ７３０
５
＊＊＊＊＊＊．８４８
＊＊＊＊＊＊＊．９１３
＊＊＊＊＊＊．８１１
＊＊＊＊＊＊＊．９５５
０．０８８ ３２５
０．００３ ４１２
１１
善＊＊＊＊并．７２１
＊＊＊＊＊＊＊．６００
＊＊＊＊＊＊．７２３
＊＊＊＊＊＊＊．６４６ －－０．００２ １４０
－－０．０４５ ８００
１２
＊＊＊＊＊＊．１０４
＊＊＊＊＊＊＊．４８７
＊＊＊＊＊＊．１５０
＊＊＊＊＊＊＊．４３３ －－０．０４５ ８７０