正射影像地图的制作方法与应用研究

在经济飞速发展的时代,传统的地形图更新速度远远不能跟上时代发展的步伐,利用卫星遥感影像数据和航空摄影制作数字正射影像地图（Digital Orthophoto Map,缩写DOM）,在数字正射影像地图上进行各种专题地图和对地形图的更新应用。本文主要探讨数字正射影像图的制作和应用,在应用方面主要谈谈在与城市规划和土地利用等方面的应用。     

IRS-P6多光谱正射影像制作

利用GPS控制点或大比例尺地形图控制资料和DEM对IRS-P6进行纠正研究,制定利用IRS-P6制作1∶50 000正射影像图生产工艺流程,以及通过不同纠正方法和调色效果的比较,设计合理的基于IRS-P6正射影像图生产的技术方案。     

从中心投影影像制作正射影像的多种方法研究

提出了由中心投影影像制作数字正射影像的三种新方法:(1)在具备立体像对的情况下,通过立体影像匹配求得视差值,直接利用视差值进行微分纠正,得到正射影像;(2)多中心影像不构成立体像对,但是各中心之间有一定的空间距离时,利用本文推导的一系列数学公式,可在影像匹配的基础上进行基于视差的微分纠正,从而得到正射影像;(3)直接利用地物稠密地区相应比例尺地形图的数字化成果,例如数字栅格地图(DRG)或数字线划地图(DLG),与单帧影像上提取的地物线划进行配准,从而实现正射影像纠正。还给出了影像上的特征线划与地图上的特征线划配准的新方法。     

利用IKONOS立体像对提取DEM精度的实验

由于IKONOS不提供基于共线模型所需的卫星星历参数,而提供基于有理函数(RPC)的近似模型,因此点位精度和高程精度主要由RPC模型精度来决定。直接使用RPC模型对标准几何校正产品进行DEM提取,这种精度不能满足高精度制图的要求。本文讨论了基于IKONOS立体像对提取翠华山地区的DEM及其精度情况。为提高精度,采用高精度GPS仪(Mobile Mapper CX高程精度达亚米级)野外采集控制点,对RPC模型进行修正。对比分析结果表明DEM精度明显提高,仅需少量的控制点,DEM和正射影像均满足15∶000比例尺地形图和遥感平面制图要求。     

ASTER立体像对提取玛尔挡坝区DEM及精度评价

ASTER立体像对提取DEM已经成为近年来DEM提取研究的热点问题。本文基于ENVI软件,利用AS-TER立体像对提取青藏高原玛尔挡坝区DEM,并对其进行精度评价和误差来源分析。结果表明,利用ENVI软件提取ASTER-DEM方法可行,提取的DEM效果较好,能与地形图重叠,高程精度可达30m,而且地形较平坦地区精度高于地形陡峭地区;控制点的多少及精度、成像时的环境和气象条件、波段特性、影像空间分辨率等都影响着DEM的精度。     

无人机在1:1000地形图成果质量检查中的 应用与精度分析

以惠州市惠东县1∶1 000地形图测绘项目为例,利用无人机获取高精度正射影像图,结合外业像控点,采用INPHO软件完成空三加密,通过影像自动匹配和人工干预编辑生成数字高程模型(DEM),最后生成数字正射影像(DOM);将DOM与测绘成果图进行叠加分析,快速精准地判读出地形图存在的质量问题,提高工作效率。实验数据验证无人机技术在1∶1 000大面积地形图测量成果检查验收中的可操作性和实用性,为1∶1 000地形图成果质量检查提供一种可行的技术手段。     

基于ArcGIS与ERDAS IMAGINE的三维地形可视化

以香港特别行政区为例,利用1∶20000地形图在ArcGIS中建立高精度DEM,采用陆地卫星ETM 影像制作的正射影像作为三维表面的纹理信息,结合ERDASIMAGINE良好的三维显示功能,在自定义的投影坐标系统下,通过DEM和遥感正射影像的叠加,实现了三维地形可视化。     

基于QuickBird数据的山区正射影像制作及精度分析

利用QuickBird遥感影像,结合外业控制点、RPC有理多项式系数模型、DEM数字高程模型等数据制作生成山区正射影像图,并对成果精度进行分析,解决了山区地形图难以实测、受航飞限制等问题。     

国家测绘局遥感工程技术中心

中国测绘科学研究院所属国家测绘局遥感工程技术中心是一个集航空航天遥感数据获取、处理及应用开发与服务为一体的科研机构，拥有先进的航空、航天遥感资料和数据的获取与精加工系统，先进的影像数字化及数字影像回放系统，完整的光学影像处理系统，以及先进的遥感数据处理及管理系统。 　　业务范围主要包括：航空摄影、光学图像处理、航空航天遥感影像精处理及软件开发。航空摄影可承接国内外各种比例尺的彩色、黑白航空摄影业务；光学图像处理可提供航空航天遥感影像的加工处理，包括各种光学图像的复制、放大、数字影像的数码放大输出以及多光谱影像的假彩色合成等；工程中心以开发和维护数字正射影像制作软件为主，兼有承接航空航天光学及数据的精处理和应用示范及技术培训等业务。 　　工程中心于1997年下半年开发了PhotoMapper系列软件，并于1998年4月投入应用，三年来已成功地应用于国家测绘局七大江河流域1∶1万数字正射影像地图规模化生产、1∶5万数字栅格地形图规模化生产和基于卫星影像的1∶5万数字正射影像地图生产、1999～2000年度国土资源部土地利用变化动态遥感监测项目、制作覆盖全国的30米分辨率、1∶25万标准地形图分幅、模拟自然彩色数字影像地图等。目前该系统三个主模块已在国内科研和生产部门推广合计达500余套，创造经济效益约2100万元以上。 　　主要产品：PhotoMapper 系列数字正射影像地图制作软件 　　该软件系统可以实现对航空、航天影像的数字正射纠正，制作数字正射影像地图，并建立数字影像地图数据库；可以用于数字栅格地形图的生产、数字晕渲图及三维景观模型制作；可以实现三维地形实时仿真飞行。该系统可用于数字正射影像地图和数字栅格地形图的规模化生产，并且提供数字正射影像地图数据库和数字栅格地形图数据库接口，可方便快速地建立数字正射影像数据库和数字栅格地形图数据库，供常用的GIS软件(如ArcView，Arc/Info等)使用，从而实现矢量数据和栅格数据的管理、叠加分析和应用。该软件面向大规模生产，向用户提供了合理高效的制作工艺及各流程的质量控制，提高了产品加工的成功率。其许多功能除在数字正射影像地图生产应用外，在其他测绘领域亦得到大量应用。其中图幅整饰、接边纠正镶嵌、坐标换算、质量控制、逐格网自动选点纠正、DEM晕渲检查、多源遥感数据融合和方便多样的格式转换等功能得到所有用户的高度赞扬。 　　该系统在科技部国家遥感中心组织的国产GIS软件测评中连续两年（1999年、2000年）被评为遥感图像处理软件推荐产品。同时该系统被列入“国家基础测绘设施项目设备采购”计划。 　　地址：北京市海淀区北太平路16号　　邮政编码：100039 　　电话：010-68289695,68289694,68212277-231、314、322 　　传真：010-68160588，68218654　　电子信箱：casmphrs@public3.bta.net.cn     

基于ASTER立体像对提取数字高程模型的试验研究

ASTER是一种新型高分辨率多光谱传感器,其在可见光波段的准实时立体像对获取模式可以用于地面数字高程模型的提取.介绍ASTER立体像对提取DEM的基本原理和数据处理流程,并利用ASTER立体影像进行南极内陆冰盖DEM提取的试验,取得较好的结果,为今后ASTER数据在此方面的应用提供示范.     

Extraction and validation of cartosat-1 DEM

CARTOSAT-1 satellite, launched in May, 2005 is a dedicated along track stereo mission providing high quality data for topographic and cartographic applications. The present paper describes the evaluation of the Cartosat-1 stereo data, mainly through the generation and validation of DEM for moderately undulating and hilly areas. Photogrammetric techniques have been used for generation of DEM and Orthoimage for two cases i.e. 1) using RPCs (Rational Polynomial Coefficients) and 2) using RPCs along with ground control points. Root Mean Square Error (RMSE) in elevation values for the moderately undulating (Dehradun) and hilly area (Shimla), are found to be 4.38 and 3.69m respectively.     

多源DEM融合的高差拟合神经网络方法

本文侧重于介绍智能化摄影测量机器学习的高差拟合神经网络方法。观测手段和处理方式等限制导致全球高质量无缝DEM数据的缺乏,进而制约了它在水文、地质、气象及军事等领域的应用。本文提出了一种基于高差拟合神经网络的多源DEM融合方法,尝试融合全球DEM产品SRTM1、ASTER GDEM v2和激光雷达测高数据ICESat GLAS。首先,根据ICESat GLAS的相关参数及与DEM数据的高程差值,结合坡度自适应的思想设置高差阈值对ICESat GLAS进行滤波,剔除异常数据点。然后,以ICESat GLAS数据为控制点,利用神经网络模型拟合ASTER GDEM v2的误差分布。以地形坡度信息和经纬度坐标作为网络输入,ICESat GLAS和ASTER GDEM v2的高程差值作为目标输出,训练得到预测高差,将其与ASTER GDEM v2高程值相加即可获得校正结果。最后,引入TIN差分曲面的方法,利用校正后的ASTER GDEM v2高程值对SRTM1的数据空洞进行填充,融合生成空间无缝DEM。本文通过随机选取数据进行真实试验,对模型进行了精度验证,并给出了处理结果的定量评价和目视效果。结果表明,不论是空洞还是整体区域,本文方法相比其他DEM数据集和其他方法的处理结果都能够在RMSE上表现出优势,同时,本文提出的方法能够有效克服ASTER GDEM中异常值的影响,得到空间无缝DEM。     

Comparative evaluation of horizontal accuracy of elevations of selected ground control points from ASTER and SRTM DEM with respect to CARTOSAT-1 DEM: a case study of Shahjahanpur district,Uttar Pradesh,India

Digital elevation model (DEM) data of Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) are distributed at a horizontal resolution of 90 m (30 m only for US) for the world, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) DEM data provide 30 m horizontal resolution, while CARTOSAT-1 (IRS-P5) gives 2.6 m horizontal resolution for global coverage. SRTM and ASTER data are available freely but 2.6 m CARTOSAT-1 data are costly. Hence, through this study, we found out a horizontal accuracy for selected ground control points (GCPs) from SRTM and ASTER with respect to CARTOSAT-1 DEM to implement this result (observed from horizontal accuracy) for those areas where the 2.6-m horizontal resolution data are not available. In addition to this, the present study helps in providing a benchmark against which the future DEM products (with horizontal resolution less than CARTOSAT-1) with respect to CARTOSAT-1 DEM can be evaluated. The original SRTM image contained voids that were represented digitally as ?140; such voids were initially filled using the measured values of elevation for obtaining accurate DEM. Horizontal accuracy analysis between SRTM- and ASTER-derived DEMs with respect to CARTOSAT-1 (IRS-P5) DEM allowed a qualitative assessment of the horizontal component of the error, and the appropriable statistical measures were used to estimate their horizontal accuracies. The horizontal accuracy for ASTER and SRTM DEM with respect to CARTOSAT-1 were evaluated using the root mean square error (RMSE) and relative root mean square error (R-RMSE). The results from this study revealed that the average RMSE of 20 selected GCPs was 2.17 for SRTM and 2.817 for ASTER, which are also validated using R-RMSE test which proves that SRTM data have good horizontal accuracy than ASTER with respect to CARTOSAT-1 because the average R-RMSE of 20 GCPs was 3.7 × 10^?4 and 5.3 × 10^?4 for SRTM and ASTER, respectively.     

Performance Estimation of Aster Global DEM Depending upon the Terrain Inclination

A digital elevation model (DEM) is a source of immense three dimensional data revealing topographic characteristics of any region. The performance of a DEM can be described by accuracy and the morphologic conformity. Both depend upon the quality of data set, the used production technique and the roughness of the terrain. The global DEM of ASTER (Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer) was released to public utilization as free of charge on June 2009. It covers virtually overall the globe using 1 arc-second posting interval. Especially easy availability renders ASTER Global DEM (GDEM) one of the most popular and considerable global topographic data for scientific applications. From this point of view, the performance of ASTER GDEM has to be estimated for different kinds of topographies. Accordingly, six test fields from Spain (Barcelona) and Turkey (Istanbul and Zonguldak) have been preferred depending upon the terrain inclination. Thus, the advantages and disadvantages of the DEM product have been proved by means of a group of advanced performance analysis. The analyses indicate that the performance of ASTER GDEM is quite satisfying at urban areas because of flat topography. On the other hand, terrain slope has negative effect on the results. Especially steep, mountainous, forestry topographic formations and the regions which have sudden changes at the altitude have lower accuracy.     

Qualitative and quantitative assessment of TanDEM-X DEM over western Himalayan glaciated terrain

Glaciers have a high impact in the socio-economic sectors including water supply, energy production, flood and avalanches. A high precision digital elevation model (DEM) is required to monitor glaciers and to study various glacier processes. The present study deals with the qualitative and quantitative evaluation of the DEM generated from the bistatic TanDEM-X data by comparing it with GPS, Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat) data and standard global DEMs such as Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) and Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global DEM (ASTER GDEM). The study area consists of highly undulating glaciated terrain in western Himalaya, India. The results reveal that TanDEM-X is slightly better than SRTM both qualitatively and quantitatively, whereas ASTER GDEM showing maximum discrepancy among the three DEMs. The Root Mean Square Error (RMSE) of the TanDEM-X DEM with respect to GPS is 3.5 m at lower relief and 11.9 m at glaciated terrain, against 6.7 and 12.5 m for SRTM and 9.3 and 19.8 m for ASTER GDEM, respectively, for the same sites. On an average, for the whole study area, the RMSE of TanDEM-X is 7.9 m, SRTM is 9.3 m and ASTER GDM is 14.2 m. The RMSE of TanDEM-X, SRTM and ASTER GDEM with respect to ICESat are 16.3, 19.9 and 101.1 m, respectively. It is evident from the analysis that though SRTM is closer to TanDEM-X in terms of accuracy in the mountainous terrain, however, TanDEM-X will be more useful for studying glacier dynamics and topography.     

ASTER立体影像提取DEM的研究

介绍了具有同轨立体测图能力的ASTER传感器观测系统,及其立体影像生成DEM的算法和DEM的编辑方法,展示了ASTER立体影像生产DEM的实验结果,并以试验结果说明,其精度可以满足绘制1：100000～1：250000比例尺地形图要求。     

露天矿区多源数字高程模型数据对比分析

针对数字高程模型数据源不同会带来一定的不确定性和差异性的问题,选取德国某露天矿为实验区,以高精度DEM数据TanDEM-X为参照,对比了SRTM、AW3D30、ASTER GDEM与TanDEM-X数据的高程精度,分析了DEM数据的差异.结果表明:(1)露天矿区的开采和复垦活动明显地体现在了不同时期获取的DEM高程变化...     

ASTER卫星影像自动生成南极格罗夫山地区相对DEM

利用南极格罗夫(Grove)山立体像对自动提取了相对DEM,通过与在2000年由中国第16次南极科学考察队GPS实测的数据比较,证明在南极特殊的环境下也能达到很好的精度。     

不同格网密度的DSM/DEM对影像分类精度的影响研究

在无控制点的卫星影像正射校正中,大多采用DSM/DEM数据作为辅助数据来消除或限制因地形起伏引起的形变,然而经不同格网密度的DSM/DEM正射校正后的影像对后续处理会产生不同程度的影响,如对地物分类精度产生影响。针对这一问题,本文分别采用不同的DSM/DEM数据(China DSM 15 m、ASTER GDEM 30 m和SRTM 90 m)对资源三号影像进行正射校正,然后对正射校正后影像利用支持向量机进行分类,比较正射校正后影像结果的分类精度。结果表明:在相同重采样方法下,影像经China DSM 15 m DSM正射校正后结果的分类精度优于ASTER GDEM 30 m DEM和SRTM 90 m DEM。