基于多源卫星影像基础地理信息数据更新技术研究

朱文俊 李美丽 林金双

（台州市地理信息测绘中心有限公司 浙江台州318000）

1 引言

随着现代科学技术水平的不断提高，推动了我国自主研发的高分辨率卫星影像技术的进一步发展，现阶段，我国已经研发成功的最高分辨率是民用陆地观测卫星，该卫星空间分辨率可以实现0.8米的精度。当下，我国在高分辨率卫星影像技术研发上获得了重大突破，促使了1:1万基础地理信息数据更新技术的不断发展，不仅为其提供充足的影像资源，同时也有助于优化更新方式。然而，要完成基础地理信息数据更新，首先要获取可以满足1:1万基础地理信息数据更新精度的影像资源，同时要在符合有关标准的前提下根据具体的影像特性，选取适宜的软硬件生产设施，科学合理规划技术方案与详细路线，并明确成果指标。

2 基础地理信息更新技术流程

由于1:1万基础地理信息数据更新要求的影像资源精度要求较高，为了降低成本，提高数据更新速度，准备了三种精度的卫星影像数据库，分别将其设置为高分辨率一号、二号、资源三号卫星影像，其资源库影像能够达到的精度分别为2.0米、1.0米、2.1米[1]。其中将分辨率最高的二号卫星影像作为核心的数据来源，在二号卫星不能够准确获取影像的区域，选取一号或者三号高分辨率影像数据库代替。需要特别注意的是，在已经建设完成的城市地区以及特征不规则区域，应当要尽可能的选取高分辨率二号卫星影像数据库，紧密结合当下最新的各个行业主题数据，科学应用不同的先进技术，进行1:1万基础地理信息地形图数据的更新，并完成数据库的构建[2]。技术流程示意图如图1所示。

图1 技术流程示意图

3 各部分关键技术探究

3.1影像数据源应用标准

依照相关标准，1:1万基础地理信息地形图数据更新使用的影像源分辨率应当要超过1.0米，所以要尽可能的使用二号卫星的影像资源。然而，卫星在正常工作过程中，会受到多方面因素的影响，比如说大雾天气或者云层较厚时，会导致获取的影像不全面，从而降低了DOM精度，最终会导致DLG采集精度不理想。此外，尽管二号卫星获得的影像资源精度最高，但是也存在影像获取速度缓慢的缺陷；高分一号与资源三号卫星获取的影像资源精度较差，然而有着获取速度较快的优势，通过多次重复获取，也可以达到标准的精度要求[3]。所以，在进行基础地理信息数据更新时，应当要首先考虑使用二号影像数据库，对存在不利天气覆盖地方，再使用一号或者3号影像数据库进行完善，但是使用的影像数据精度都必要超过1.0米，一些卫星影像上没有覆盖的地方，通过开展外业来完善，确保采集的精准性[4]。

3.2像控点测量关键技术

相比较于传统的照片，卫星影像数据有着非常大的区别。在项目正式开展的准备环节中，为了能够确保卫星影像资源的质量以及精准性，对各个位置的像控点进行测试，在实际测试过程中，得到高分辨率一号以及资源三号等卫星获取的影像资源，在进行纠正操作之后依然存在精度不稳定的现象，具体表现为检查点残差超过标准值，造成卫星影像资源即便进行纠正，也依旧达不到规定的精度要求。为此，在进行像控点位置规划时，为了确保影像获取的精准度，要对各个像控点规划方案进行数据平差，利用分析平差精度以及像控点的数量与位置关系，得出像控点的设置需要按照如下标准进行：首先，为了更好发挥像控点的控制效果，各个地方的网点布置应当要依照影像的分布特征来开展，控制范围要全方位包含测图区域，同时各个控制点都要是平高点[5]。其次，在保证测量精度、减少外业工作强度的背景下，像控点可以使用9点法来规划，排除掉影像中心位置的像控点，其余的各个影像控制点都应当要处于两景影像的共同区域，而针对共同区域过大的影像，应当要额外增加一个像控点。最后，为了确保检测影像的精准性，三种卫星影像在规划好控制点的基础上，每景影像还应当要平均布置7个左右检查点[6]。

3.3 DLG更新数据采集关键技术

在进行数据采集之前，应当要提取出DLG数据中没有改变的矢量因素，然后将其和新采集的DOM数据中相同影像的套合偏差开展精度检测，获得的套合偏差应当要符合DLG和DOM数据的一致性标准，只有这样才能够开展数据采集，反之，如果不符合标准，则需要查明原因，并进行更正。DLG数据偏差精度要求根据地形的不同有所差别，通常来说，平地、丘陵地要小于0.5mm，山地、高山地要小于0.7mm[7]。

4 精度检测

使用该数据更新方式，开展数据结果精度检测，依托于GPS RTK外业采点方法来进行DLG、DOM的平面精度检测，检测中获得的山地、高山地的总图幅数为332个，平地、丘陵地的总图幅数为155个。在进行DOM平面检测过程中，抽检的山地、高山地图幅数为41个，平地、丘陵地的抽检图幅数为22个，分别占各自总图幅数的12.3%和14.2%，针对山地、高山地进行的检测点数为705个，平地、丘陵地的检测点数为447个；在进行DLG平面检测过程中，抽检的山地、高山地图幅数为39个，平地、丘陵地的抽检图幅数为35个，分别占各自总图幅数的11.7%和22.6%，针对山地、高山地进行的检测点数为482个，平地、丘陵地的检测点数为463个，获得的检测结果如表1、表2所示。

表2 DLG平面检测结果

通过表1可以看出，DOM平面检测结果中，山地、高山地的最大中误差为3.5米，最小总误差为0.4米，粗差个数为0个，则粗差率也为0；平地、丘陵地的最大中误差为3.0米，最小总误差为0.7米，粗差个数为0个，则粗差率也为0。由此能够得出，各项检测结果的平面数学精度均满足相关规范要求。

表1 DOM平面检测结果

通过表2可以看出，DLG平面检测结果中，山地、高山地的中误差（GF2）为2.9米，粗差个数（GF2）为0个，则相应的粗差率（GF2）也为0，中误差（ZY-3）为2.3米，粗差个数（ZY-3）为0个，则相应的粗差率（ZY-3）也为0；平地、丘陵地的中误差（GF2）为2.2米，粗差个数（GF2）为0个，则相应的粗差率（GF2）也为0，中误差（ZY-3）为3.3米，粗差个数（ZY-3）为0个，则相应的粗差率（ZY-3）也为0。由此能够得出，各项检测结果的平面数学精度均处于标准范围内。

5 结束语

综上所述，基于我国制造的高分辨率卫星影像开展1:1万基础地理信息数据更新的技术流程，通过实践验证，能够应用到实际基础地理信息数据更新中。通过本文探究的利用多源卫星影像来进行基础地理信息数据更新，一方面有效提升了成果水平，保证各项检测结果符合规定要求，另一方面也很好的提高了获取影像数据资源的效率，节约了大量的成本，显著降低了成图时间，改善生产效率，表现出了非常好的应用价值，一定程度上推动了我国基础地理信息数据更新技术的进一步发展，在后续研究过程中，需要重点解决天气以及拍摄时间对卫星影像拍摄的影响。