基于资源三号测绘卫星DSM的精度评估研究

作为我国首颗民用立体测绘卫星数据产品,ZY-3 DSM对于我国地学分析具有极其重要的作用。本文在顾及地貌情况前提下,选取云南省高海拔山区为试验区,辅以1∶10 000野外实测地形图DEM为参考值,将分辨率为15 m的ZY-3 DSM与90 m的SRTM DEM从高程精度和地形精度进行较为全面的数据质量比较。结果表明:ZY-3 DSM在高程精度和地形精度均有更好的表现。总体看来,ZY-3 DSM数据质量更高,具有更广泛的利用价值。     

国产资源三号测绘卫星DSM数据质量评价--以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据精度,在顾及地貌类型的情况下,以涵盖平原、台地、丘陵等地貌的高海拔山区为研究案例,并以1∶1万实测地形图DEM为假定真值,以90m分辨率SRTM DEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两个方面,对15m分辨率ZY-3DSM进行精度评价分析。研究结果表明:ZY-3DSM高程精度优于SRTM DEM,前者高程中误差仅为后者的1/6;就地形描述精度来讲,ZY-3DSM与SRTM DEM相比,其地形描述精度更接近理论值,前者RMS Et实际值仅为理论值0.99倍,而后者的实际值却是理论值5.13倍。由此看来,ZY-3DSM数据精度整体上高于SRTM DEM。     

资源三号卫星传感器校正产品定位精度验证与分析

在已有对资源三号(ZY-3)卫星遥感影像质量初步验证工作的基础上,选择同时具有平地和山地的典型实验区影像,进一步深入研究并验证ZY-3卫星传感器校正产品的定位精度.以在实验区外业测量的高精度GPS点作为控制点及检查点,通过区域网平差算法对传感器校正产品自带的有理多项式系数进行精化,消除系统误差;通过自动生成数字表面模型(DSM)和正射影像(DOM),验证其平面测图和立体定位精度,分析地形、控制点数量与分布对精度的影响.实验结果表明:在地形平坦地区,ZY-3卫星数据的平面定位精度可达1.476 m,高程定位精度可达2.213 m;在地形起伏较大的山区,平面定位精度可达1.506 m,高程定位精度可达2.895 m.该精度能满足1:5万比例尺DEM及DOM制作要求,并可用于1:2.5万比例尺地形图的修测.     

基于ICESat/GLAS激光测高仪数据的ZY-3数字表面模型的垂直精度评估

作为中国第一台民用高分辨率测绘卫星,资源3号(ZY-3)卫星具有非常重要的作用。在国家1∶50 000立体测绘项目中,可以从ZY-3的三线阵列图像中生成高精度数字表面模型(Digital Surface Model,DSM),并且可以通过选择穿梭雷达地形任务(Shuttle Radar Topography Mission,SRTM)而不使用任何地面控制点(Ground Control Point,GCP)来生产中国的ZY-3 DSM和冰、云及陆地高程卫星。地球科学激光测高系统(ICESat/Geoscience Laser Altimeter System,GLAS)作为卫星测绘应用中心的基准参考,为了对我国ZY-3的DSM进行垂直精度评估,选择了3个代表性区域,并将结果与ICESat/GLAS数据进行了比较。实验结果表明,ZY-3 DSM的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)的仰角精度优于5.0 m,在我国东部的第二个区域甚至达到了小于2.5 m。虽然这项工作仅仅提出了初步结果,但它却是将ZY-3卫星图像扩大到广泛地区应用的重要参考,并且卫星激光测高数据也可用作广域DSM评估的参考数据。     

WorldView-2影像双介质摄影测量的浅海地形测绘试验

主要研究利用高分辨率WorldView-2卫星影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘的可行性,同时解决双介质立体摄影测量精定位算法(即折射改正算法)适用性差的问题。首先依据通用的双介质物像几何关系,提出了一种普适的双介质立体摄影测量折射改正算法;然后以海南省三沙市甘泉岛、珊瑚岛周围浅海区域为试验场,利用两个地区的WorldView-2立体影像,运用双介质立体摄影测量方法进行了浅海地形测绘试验。试验成功提取到了两个地区浅海海底的数字高程模型(DEM)。其中,甘泉岛地区的浅海DEM精度达到2.08 m(剔除其中的高程异常点后的结果)。研究表明:提出的折射改正算法,无论"空中同名光线延长线是否相交"都是适用的,且能改善浅海地形测绘精度。在水体清澈、无海浪情况下,利用相应的WorldView-2立体影像和双介质立体摄影测量方法进行浅海地形测绘是可行的。     

资源卫星三号DEM数据在活动构造定量研究中的应用评价

为评价资源三号测绘卫星(ZY-3)DEM数据在地质领域的应用效果,结合ZY-3卫星的在轨测试工作,选择内蒙古大青山山前断裂为实验区,从数据精度和可用性2个方面对ZY-3 DEM数据在活动构造定量研究中的应用进行评估。参考1∶5万比例尺DEM和实验区野外实测高精度GPS数据,对比ASTER传感器立体像对生产的30 m分辨率GDEM数据,采用检查点法和剖面法对ZY-3立体像对生产的5 m分辨率DEM数据进行了精度评价。实验结果表明:ZY-3 DEM的高程精度略优于ASTER GDEM;ZY-3 DEM受地表形态因素影响更为显著。通过对大青山山前断裂呼和浩特段的地貌特征进行遥感数据统计分析与微地貌研究发现,该区域以中、低陡坡为主(约占该段山体的92%),发育有4级夷平面和1级山前沉积台地,越靠近东部断裂末段,断裂的活动性越弱;断裂呈线性展布,其活动性以张性为主,兼具左行水平滑移。研究结果表明,ZY-3提供的高分辨率光学影像、多光谱影像和DEM可有效地应用于活动构造的定量研究。     

DEM约束的卫星影像定位法

作为"云控制"摄影测量理论和方法的发展,研究了DEM约束的立体卫星影像区域网平差方法。与DEM仅作为高程控制信息使用,或者是通过DEM表面匹配实现绝对定向的间接定位方法不同,DEM作为平高控制信息被直接引入至基于RFM模型的卫星影像区域网平差之中。本文方法将连接点地面高程与DEM格网内插高程之差作为虚拟观测值构建约束方程,不仅利用了DEM高程信息,并且利用了其地形曲面包含的平面信息,以"云控制"方式在区域网平差过程中有效消除卫星影像RPC参数中包含的整体偏移及区域网内部的扭曲变形,实现了无地面控制点条件下卫星影像平面及高程绝对定位精度的大幅提升。使用覆盖山东全境的330景天绘一号立体卫星影像进行试验,分别以AW3D30、ASTER GDEM和SRTM GL3共3种开源DEM作为控制信息,并使用100个外业实测控制点进行精度评测。试验表明,以DEM作为控制可显著提高区域网平差的平面与高程精度,卫星影像绝对定位精度与DEM自身精度有关。当使用AW3D30作为控制时,可以取得与使用100个外业控制点平差同等精度,平面中误差为5.0 m(约1像素),高程中误差为2.9 m。试验结果证明了DEM替代外业控制点作为平差控制信息的有效性与可行性。     

资源三号卫星传感器校正产品的精度评估

分别选取资源三号(ZY-3)卫星平地和山地区域的前后视影像,量测20个GPS点作为控制点和检查点,对卫星传感器校正产品定位精度进行验证。通过区域网平差算法对传感器校正产品(SC)自带的有理函数模型(RPC)进行优化,消除系统误差。实验结果表明:在地形平坦地区ZY-3卫星SC产品的平面定位精度可达3.275 m,高程定位精度可达1.686 m;在地形起伏较大的山区平面定位精度可达4.335 m,高程定位精度可达3.628 m,满足1∶50 000地形图测绘的要求。     

利用资源三号测绘卫星立体像对提取DEM及精度评价——以神东矿区大柳塔矿为例

作为中国第一颗高分辨率民用三线阵立体测图卫星,资源三号卫星的立体测绘功能引人注目。而在矿区,环境治理与灾害防治对地形数据则有着迫切需求。本文以神东矿区大柳塔矿为试验区,利用资源三号卫星前后视立体像对提取DEM,并对其精度进行评定。结果显示,神东矿区大柳塔矿DEM高程精度可达4.28 m,表明资源三号测绘卫星生产DEM精度较高,可与同类国外卫星媲美,在矿区大有可为。     

ALOS-PRISM立体像对提取DEM的应用研究

本文使用ALOS-PRISM高分辨率立体像对数据提取DEM;针对DEM精度评定过程中地形单一的问题,文中着重分析了DEM在不同地形条件下的精度情况,通过与1∶50 000实测DEM比较分析,结果表明在无植被覆盖的平原地区DEM精度最高,高程中误差可以达到4.46m;其次是城区,山区最差,与同类卫星产品相比该精度已有很大的提高,因此ALOS-PRISM的应用可以为我们快速获取高精度的DEM提供一种新的途径。