基于基础测绘成果的资源三号卫星影像区域网平差精度分析与验证

万芳琦　钟永辉　张　蕾　张　过　汪韬阳

（1.江西省地理国情监测遥感院　江西南昌　330209；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室　江西南昌　330209；3.江西省测绘地理信息局　江西南昌　330209；4.江西省测绘成果质量监督检验测试中心　江西南昌　330209；5.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室　湖北武汉　430079；6.武汉大学遥感信息工程学院　湖北武汉　430079）

基于基础测绘成果的资源三号卫星影像区域网平差精度分析与验证

万芳琦1，2钟永辉2，3张蕾4张过5汪韬阳6

（1.江西省地理国情监测遥感院江西南昌330209；2.流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330209；3.江西省测绘地理信息局江西南昌330209；4.江西省测绘成果质量监督检验测试中心江西南昌330209；5.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079；6.武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079）

摘要：本文介绍了利用基础测绘成果获取资源三号卫星影像控制资料的方法，并以江西省为试验区域，利用该方法选择控制点，经区域网平差试验，验证其平面和高程精度达到了1:10000立体测图精度要求。此作业方法为卫星影像处理积累了宝贵经验。

关键词：资源三号；区域网平差；基础测绘

1　引言

资源三号卫星于2012年1月9日发射，是我国第一颗高分辨率的民用测绘卫星。该卫星搭载了3台全色相机（前后下视）和1台多光谱相机。其中，全色下视相机地面分辨率为2.1m，全色前后视相机地面分辨率为3.5m，多光谱相机分辨率为5.8m［2］。卫星过境一次即可获取三视立体影像和多光谱影像，影像可以组成同轨立体，经验证其影像产品能够满足1:50000测图精度要求［3］。资源三号卫星影像以其分辨率高、获取速度快、覆盖面积广的优势，已在国土、林业等行业与部门中得到推广与应用。

基础测绘通过建立全国统一的测绘基准和测绘系统，利用航空摄影等手段获取基础地理信息的遥感资料，测制和更新国家基本比例尺地形图、影像图和数字化产品，从而建立和更新基础地理信息系统，它为国民经济和社会发展以及为国家各个部门和各项专业测绘提供了不可或缺的基础地理信息。基础测绘不仅包含了测绘基准、基本比例尺地形图、正射影像图、数字高程模型等测绘成果，还包含了丰富的航空摄影资料，以及与之对应的像控点、立体像对等中间成果。本文的研究目的在于充分利用基础测绘成果，对资源三号卫星影像区域网平差进行精度分析及验证。

2　卫星影像处理流程

卫星影像的处理流程如图1所示，将资源三号卫星影像及其RPC参数导入影像处理软件后，规划并匹配连接点，通过自由网平差实现影像间的相对定向；再根据控制资料，进行控制点/检查点的采集，经控制网平差以验证卫星影像的定位精度。

3　基于基础测绘成果获取控制资料

基于基础测绘成果获取控制资料主要采用两种方式：一是直接利用基础测绘像控点，二是通过恢复立体像对读点。但是，在实际生产过程中，采用方式一进行控制点采集，很可能由于影像资料的分辨率差异而导致在基础测绘中的像控点在卫星影像中的辨识度低，难以刺点的问题（如图2所示）。方式二通过恢复航空影像立体像对，选取道路交叉等明显点位作为控制点，具有如下优势：

1）能很好地避免上述由不同源影像由于分辨率差异造成的辨识度低、难于刺点的问题；

2）点位选择自由，能最大限度地减少外业工作量。已有像控点在数量上是有限的，若发生刺点困难，或像控点所处区域地物由于时间关系发生变化等情况时，不可避免需要外业补测控制点。通过恢复航空影像立体像对，能够自主地根据卫星影像中辨识度高的地物有针对性的读点。

综上，采用方式二基于基础测绘获取控制资料的具体过程如下：

1）全区域规划控制点点位；

2）基础测绘加密资料收集与立体像对恢复；

3）明显点位读点；

4）控制点平面坐标系转换：已有基础测绘资料存在1954北京坐标系、1980西安坐标系、2000国家大地坐标系，需利用已有控制点进行坐标转换，统一规划到2000国家大地坐标系；

5）控制点高程系统转换：已有基础测绘资料是基于1985国家高程基准的，需考虑高程异常将其转化为大地高。

值得注意的是，上述过程中第四、五条平面和高程系统的转换至关重要，只有将基础测绘的控制点资料全部规划到统一的坐标系下，才能够保证后续精度验证的准确性。

4　试验结果与分析

4.1试验数据

试验区域为江西省 （北纬24°29′14″至30°04′41″，东经113°34′36″至118°28′58″），采用经过几何检校的资源三号国产高分辨率三线阵卫星影像数据共80景、240幅（如图3所示），传感器类型包括全色的前视、正视和后视，覆盖江西省大部分区域。

采用基础测绘立体像对读点的方式获取均匀分布的控制点100个，用于验证试验区域无控和带控的测图精度。平差方法上，分别采用单景平差和轨道平差。并对两种平差方式的优劣进行了比较分析。

4.2平差结果与分析

单景和轨道平差结果比较如表1所示。

从表1的结果可以看出，无论是单景平差或是轨道平差，自由网平差都存在较大的误差。在测区内布设了少量控制点后再进行区域网平差，通过控制点确定了平差的空间基准，并经最小二乘法则将误差进行了合理的配赋，再通过迭代计算使各点较好地收敛到一个最或是位置，从而明显提高了待求点的空间位置精度。

但是，针对大区域影像立体平差而言，带有轨道约束条件的平差结果，在稀疏控制下精度明显好于不带轨道约束条件的标准景影像平差，80个立体模型，仅用18个控制点，80个检查点的情况下，平面精度达到2.764m，高程精度达到1.828m，该平差平面和高程精度满足了 《基础地理信息数字产品1: 10000、1:50000生产技术规程 第1部分数字线划图（DLG）》（CH/T1015.1-2007）中1:10000比例尺山地的内业加密点精度要求。

5　结论

本文介绍了利用基础测绘成果获取资源三号卫星影像控制资料的方法，通过江西省大部分区域的资源三号数据试验结果，可以得出以下几点结论：

1）通过基础测绘成果获取资源三号卫星影像控制资料的方法是可行的，它能够充分利用已有数据，最大限度地减少外业控制工作量。

2）针对江西省大区域资源三号三线阵卫星影像立体测图，采用带轨道约束的区域网平差方法是必要的，而且也是可行的。全区共80个模型，在均匀布设18个控制点的条件下进行区域网平差，最后利用80个独立检查点进行检查，最终平面精度达到

2.764m，高程精度达到1.828m。平差后平面和高程精度满足了1:10000立体测图要求。

参考资料：

［1］张过，汪韬阳，李德仁等.轨道约束的资源三号标准景影像区域网平差［J］.测绘学报:2014，43（11），1158-1164.

［2］潘红播，张过，唐新明等.资源三号测绘卫星影像产品精度分析与验证［J］.测绘学报:2013，42（5），738-744，751.

［3］李德仁.我国第一颗民用三线阵立体测图卫星——资源三号测绘卫星［J］.测绘学报，2012，41（3）:317-322.

［4］CH/T1015.1-2007.基础地理信息数字产品1:10000、1: 50000生产技术规程 第1部分数字线划图（DLG）

项目来源：测绘地理信息公益性行业科研专项项目（201412007）