高分七号卫星在地形级实景三维建设中的应用研究

当前,以无人机航测、激光雷达、倾斜摄影及移动测量等方式获取的数据已广泛应用于实景三维中国建设工作。高分七号卫星影像数据作为我国首颗亚米级分辨率光学立体测图卫星,具有高分辨率、高精度等优势。本文通过分析评价不同控制模式下高分七号立体卫星影像区域网平差精度并开展地形数据生产关键技术研究,论证高分七号立体卫星影像在地形级实景三维建设中的可用性,为利用高分七号立体卫星影像开展地形数据生产提供技术方案及技术支撑。     

基于高分七号进行1∶10000基础测绘的研究

高分七号是我国第一颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星^[1],按照设计要求,高分七号卫星可以满足民用1∶10 000比例尺利用卫星影像立体测图需求。本文选取新疆阿勒泰地区为试验区,利用获取的高分七号卫星影像数据,采取不同的控制点布设方案进行区域网平差,并根据外业实测的检查点与散点来检测区域网平差成果,提出地形类别为平地区域的最优控制点布设方案,为高分七号在1∶10 000基础测绘中的推广应用提供参考与支持。     

面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势分析

针对当前遥感小卫星在我国民用测绘领域尚未进入业务服务阶段,其研制周期短、投资成本低、部署方式灵活、数据获取现势性强等优势未得到充分发挥的问题,该文阐述了国内外遥感小卫星应用发展现状,在此基础上分析了面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势。在全球小卫星遥感产业发展势头迅猛的大背景下,面向立体测图应用的高分辨率遥感小卫星将具备更高的系统综合精度指标,通过多星组网和多网协同,实现对全球范围高分辨率遥感影像的及时获取、重点区域的高频次重访和动态地理环境监测,有利于提升卫星测绘产品服务的质量和效益,促进卫星应用的商业化、国际化发展和一系列关键技术的突破。本文的研究为我国测绘遥感卫星的后续发展提供了思路和借鉴。     

利用SPOT5 HRS条带影像制作DEM及等高线的技术方法

随着高分辨率遥感卫星技术的日益成熟,卫星影像数据已在测绘领域得到广泛应用,国家西部1∶5万地形图空白区测图工程中首次大规模采用卫星立体条带影像进行1∶5万地形图的制作。由于西部无图区绝大部分区域位于高原地带,地形多以高山地、山地为主,地物稀少,自然环境恶劣,生产数字高程模型(DEM)、获取等高线数据的工作量较大,所以如何采用新技术、新方法解决DEM以及等高线数据的获取,减少工作量,提高工作效率,将是我们面临的难题。在此笔者通过西部测图工程三江源区域测图生产试验,重点讨论利用SPOT-5 HRS立体卫星影像制作数字高程模型、等高线的相关问题,并对采用不同方法作业的成果进行分析比较、精度评定,探索高精度、高效率生产数字高程模型及等高线数据的技术和方法。     

国产高分辨率遥感影像几何定位精度分析

随着卫星、计算机和传感器技术的不断发展,高分辨率遥感影像在国民经济中的作用越来越明显,其高精度几何定位成了获取基础地理数据的关键步骤。本文以资源三号和高分二号影像为研究对象,通过数字正射校正,分析了在无控制点和不同控制点下的国产高分辨率遥感影像定位精度。实验结果表明：资源三号影像在无控制点情况下定位精度满足1∶100 000比例尺数字正射影像图生产要求,在1个控制点时定位精度满足1∶50 000比例尺数字正射影像图生产要求,不低于3个控制点时定位精度满足1∶25 000比例尺数字正射影像图生产要求;高分二号影像在无控制点时能够满足1∶5 000比例尺数字正射影像图生产要求,在不少于3个控制点时能满足1∶5 000比例尺数字正射影像图生产要求。     

智能遥感卫星与遥感影像实时服务

传统的卫星遥感系统数据获取、处理和应用模式无法满足卫星遥感影像大众化和实时化的应用需求,亟须发展智能遥感卫星系统,以解决遥感影像在轨处理和智能服务问题。本文首先阐述了智能遥感卫星的发展;然后对智能遥感卫星在轨处理架构、服务模式和在轨处理所涉及的关键算法进行了详细介绍;最后结合珞珈三号01星的设计和研制,探讨了珞珈三号01星的服务场景和服务模式,并对5G、6G和人工智能时代下的智能遥感卫星的未来发展进行了展望。     

基于像素工厂的海量遥感卫星影像处理方法

像素工厂是当今世界一流的遥感影像自动化处理系统,具有超强的影像处理能力,可以自动处理多种传感器的海量数据,生产各种基础地理信息成果。高分一号卫星是中国高分辨率对地观测系统的第一颗卫星,为经济社会发展建设提供丰富的影像资源。本文以国产高分一号卫星影像数据为基础数据源,结合实际生产,探索了一套基于像素工厂系统的高效处理高分一号卫星影像的关键技术及工艺流程。     

高分三号数据在地形图测制中的应用研究

为探索高分三号数据在地形图测制方面的应用潜力,利用高分三号高分辨率SAR立体像对,通过区域网平差、构建立体模型、立体描绘和几何纠正等步骤制作了1∶10 000地形图;并从几何位置精度、要素采集能力等方面初步分析了利用高分三号SAR数据测制地形图的可行性。结果表明:①高分三号SAR数据立体测图的位置精度可满足1∶10 000地形图山地地形类别的规范要求;②立体采集地貌走势与已有成果基本一致,但一些地貌细节特征无法准确描绘;③地物采集能力不足,可准确采集面状水系以及达到一定宽度、无遮挡的河渠和道路,可识别成片居民地、街区和耕地,但难以准确提取边界,较难判读其他地物要素。在地物要素较少的山地区域,利用高分三号SAR数据进行1∶10 000地形图测图是可行的,但必须有外业调绘或光学资料辅助地物采集,因此高分三号数据可作为光学影像获取困难地区地理信息的重要补充影像源,但作为主要影像源目前还无法满足地形图生产需要。     

高分辨率卫星影像立体测图分析研究

运用高分辨率卫星遥感影像立体像对,利用少量的外业控制点,进行l：10000比例尺地形图立体测图精度试验,获取分辨率更高的彩色影像。     

基于资源三号卫星影像的DEM数据生产试验

我国自主研发的立体测绘卫星资源三号已经成功发射并获取了大量影像,应用前景广阔。本文利用资源三号卫星遥感影像立体像对数据,进行甘肃省民勤县数字高程模型(DEM)生产试验,探讨了生产技术流程,检测了成果产品精度,着重对比航空摄影成图产品分析资源三号产品精度的可靠性,最后简要阐述了资源三号卫星遥感影像在基础测绘更新中的应用前景。     

高分七号卫星双波束激光测高仪在轨几何检校与试验验证

高分七号卫星装载了国内首台双波束对地观测激光测高仪,用于辅助两线阵光学相机实现1:1万立体测图.由于卫星发射时的振动及入轨后空间环境变化,激光测高仪在轨指向等参数相对于实验室标定值发生较大偏移,直接影响激光测高精度.针对高分七号双波束激光测高仪,本文提出了由粗到精的"两步法"在轨几何检校方案.首先,构建单波束激光在轨几何检校模型,基于特殊波形分析来估算激光足印落点位置信息,实现单波束激光指向粗检校;然后,以单波束激光在轨几何检校模型为基础,构建双波束激光在轨几何检校模型,在大气延迟改正、潮汐改正等基础上,采用地面探测器阵列捕获光斑,实现双波束激光指向测距联合检校.最后,采用平静湖面上的激光测高数据和地面控制数据,分别验证激光检校后相对和绝对高程测量精度.试验结果表明:高分七号卫星激光高程测量相对精度优于0.06 m(1σ),平坦地区的绝对测高精度达到0.10m(1σ).     

利用像素工厂处理资源三号卫星影像

我国自主研发的资源三号测绘卫星已经在轨运行半年多,该卫星图像具有分辨率高、图像几何精度和目标定位精度较高等特点,尤其是1∶5万比例尺的立体测图能力在国际上有很强的竞争力。本文主要阐述利用像素工厂进行资源三号卫星影像的快速处理技术和流程。     

面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩方法

随着对地观测系统以及空间信息网络的快速发展,中国已经建成星地一体化的对地观测系统。高分辨率遥感影像数据从GB级转向TB级,轻小型智能遥感卫星有限的带宽容量和存储空间都严重限制了遥感信息的智能实时服务,由此提出了一种面向任务的智能压缩方法。首先,基于遥感影像的数据特点以及轻小型智能遥感卫星星地数传的瓶颈,分析了传统在轨压缩算法的局限性,论述了面向任务的高分辨率光学卫星遥感影像智能压缩处理的重要性;其次,提出了基于珞珈三号01星平台面向任务的智能压缩方法,通过星上高质量成像和高精度几何定位获取观测区域;然后,根据不同的任务需求,利用信息提取模型获取感兴趣目标/区域;最后,利用压缩模型对该区域进行自适应码率分配来实现高倍率压缩任务,并生成码流文件回传到地面。针对不同的任务需求,合理分配码率,可通过该方法有效实现遥感影像的高倍率智能压缩。     

高分七号卫星在基础性地理国情监测中的应用

为准确评估高分七号卫星在基础性地理监测中的适用性,本文以高分七号卫星搭载的两线阵立体相机获取的亚米级卫星数据为数据源,结合当前基础性地理国情监测的业务流程与标准规范,采用定性与定量分析评价方法,从该数据源的原始数据质量、影像处理效果、影像对各地表覆盖类型的解译能力等方面进行评价,探索利用高分七号开展基础性地理国情监测的关键技术流程与方法。测试结果表明：利用高分七号该类型数据源开展基础性地理国情监测,其原始数据质量较优、正射影像精度高、可有效识别各地表覆盖类型,完全可以满足基础性地理国情监测对亚米级高分辨率卫星影像数据源的需求。     

高级在轨系统在高分辨率遥感卫星中的应用

高级在轨系统AOS是空间数据系统咨询委员会CCSDS制定的关于星-星和星-地的数据管理系统。结合AOS系统协议和高分辨率遥感卫星在轨获取的各类载荷数据实际特点,设计了一种适应于高分辨率遥感卫星的空间数据处理系统。该系统把多种载荷产生的不同数据速率、不同字节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据进行封装,形成统一的虚拟信道数据单元VCDU格式;并把各条虚拟信道上VCDU复接成连续的数据流经星地物理信道传输。仿真试验证明,该系统方案有效地解决了高分辨率遥感卫星多种载荷数据的组织、管理和传输问题,为后续的测绘和遥感处理奠定了可靠的数据基础。     

高级在轨系统在高分辨率遥感卫星中的应用

高级在轨系统AOS是空间数据系统咨询委员会CCSDS制定的关于星-星和星-地的数据管理系统.结合AOS系统协议和高分辨率遥感卫星在轨获取的各类载荷数据实际特点,设计了一种适应于高分辨率遥感卫星的空间数据处理系统.该系统把多种载荷产生的不同数据速率、不同字节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据进行封装,形成统一的虚拟信道数据单元VCDU格式;并把各条虚拟信道上VCDU复接成连续的数据流经星地物理信道传输.仿真试验证明,该系统方案有效地解决了高分辨率遥感卫星多种载荷数据的组织、管理和传输问题,为后续的测绘和遥感处理奠定了可靠的数据基础.     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

高分辨率光学卫星遥感影像高精度无地面控制精确处理的理论与方法

卫星影像全球无地面控制高精度几何定位是卫星摄影测量技术发展追求的主要目标,也是实现困难地区和境外地区测图的关键支撑技术。本文围绕我国国产遥感卫星的技术发展,详细论述了高分辨率光学卫星遥感影像高精度无地面控制几何定位的理论与方法,在天星地一体化全链路误差建模分析的基础上,提出了在轨几何定标理论与方法、稳态重成像几何处理模型与方法及大规模无地面控制区域网平差理论与方法。将本文方法应用于资源三号卫星影像的数据处理,试验结果满足1∶50 000测图精度,证明了理论和方法的正确性。     

基于天气模型的国产卫星影像获取能力分析

为了提升遥感影像质量,增强国产卫星遥感数据的地理国情监测能力,采用基于云层因素的天气模型,分析了云覆盖对国产卫星遥感影像获取的影响.在具体研究过程中,选取湖北省境内近年的高分一号、高分二号和资源三号卫星影像资料,重点分析了云覆盖对卫星遥感影像获取的影响.研究结果表明,高分一号卫星受云覆盖的影响相对较小,高分二号和资源三...     

高分七号双线阵影像建筑三维建模方法研究

为满足城市三维应用中大范围建筑模型快速构建与更新的需求,充分利用国产高分七号（Gaofen-7,GF-7）高分辨率立体测图卫星双线阵全色影像和多光谱影像,通过机器学习方法完成建筑自动识别,并形成建筑轮廓矢量数据,通过前、后视影像构建数字表面模型（digital surface model,DSM）;随后整合建筑的平面与高程信息,构建建筑三维模型,利用三维引擎实现建筑场景的渲染与可视化。研究结果表明,从GF-7影像生成的0.65 m高分辨率融合影像及1∶10 000比例尺DSM中可以准确获取建筑的分布、形态特征及高程信息。此外,通过三维建模工具构建了LoD1级别的建筑三维模型,运用虚幻4等三维引擎实现了大范围建筑场景可视化。