国产卫星遥感数据在电力选线中的适用性研究

国产卫星遥感数据以其大范围同步观测、综合成本较低等特点在电力选线中具有潜在的应用优势。本文以某220 k V架空输电线路设计为例,对高分二号正射影像进行无控定位精度和有控定位精度分析比较,以及对资源三号影像进行区域网平差,统计分析其在无控制点和有控制点情况下的平差精度。研究表明:高分二号卫星影像在有控制点的情况下其纠正精度完全能够满足1∶10 000全地形比例尺精度要求,利用资源三号影像制作DSM的高程精度能够满足山区1∶10 000地图比例尺要求。综合电力选线相关规程中对选线各阶段的比例尺要求,国产高分二号和资源三号联合应用,完全能够满足山地地区的电力选线的可研性和初设阶段的平面及高程精度需求。     

资源三号测绘卫星影像产品精度分析与验证

资源三号测绘卫星提供了多种影像产品以满足不同用户的需求。本文首先介绍了资源三号测绘卫星多级影像产品及其制作方法,其中传感器校正产品、系统几何纠正产品、精纠正产品均带RFM(Rational Function Model),可进一步平差生产4D产品。利用登封和安平地区资源三号测绘卫星数据验证多级影像产品的定位精度和利用其制作的DSM(Digital Surface Model)和GTC（Geocoded Terrain Corrected）的精度,系统几何纠正产品与传感其校正产品精度相同,精纠正产品无控定位精度较高,而系统几何纠正产品与精纠正产品的平差精度与传感器校正产品的精度相同。利用资源三号测绘卫星数据制作的登封地区DSM和GTC的平面中误差为2.5米,高程中误差2.5米,安平地区平面中误差1.6米,高程中误差1.5米,高程精度满足1：50 000 DSM一级精度要求,平面精度满足1：50 000 DOM的精度要求。     

遥感影像压缩的构像质量评价

本文分析了JPEG2000压缩算法的基本原理,对某地区的数字航空遥感影像进行了压缩试验,通过比较不同压缩比下各种评价指标的变化,来研究JPEG2000压缩算法对重建影像构像质量的影响,评价结果表明压缩比的增加,重建影像灰度平均值、标准方差和信息熵在一定范围内波动;同时,随着压缩比的增加,重建影像纹理越来越粗,视觉效果降低,并且重建影像与原始影像的一致性程度降低,差别越来越大。     

高分七号图像质量评价与解译度分析

随着高分辨率卫星遥感技术的快速发展和影像的广泛使用,用户对影像的直观效果和应用能力越发关注,图像质量和解译能力作为重要评估指标,决定高分辨率光学卫星影像的应用能力。本研究探讨面向用户的卫星遥感影像图像质量评价方法,通过图像统计特征、图像解译度评价了高分七号前、后视影像的可用性和制图能力。结果表明高分七号前、后视影像具有较好的光谱特性和纹理效果,影像能够为目视解译和自动化信息提取提供丰富的特征信息。此外,高分七号后视影像解译度等级(NIIRS)能够达到4.127,可以支撑1∶7 000比例尺制图的图像质量需要,完全满足1∶10 000标准比例尺的初始设计目标。     

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。     

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。     

联合LoFTR与自适应IRLS的立体测绘卫星高程误差检查

立体测绘卫星产品精度受多种因素的影响,采用一定的技术手段对立体像对接边的平面高程误差进行准确和全面的量测,不仅可以有效保障测绘产品的生产质量,还有助于检查影像内部可能存在的畸变和异常。本文提出了一种立体测绘卫星高程接边误差检查方法,首先通过LoFTR算法对具有重叠的异轨立体卫星像对进行特征匹配后获取大量的高精度匹配点;然后找出能够分别在两个像对上进行前方交会的匹配点,并计算这一位置的高程接边误差;最后通过自适应迭代再加权最小二乘法(IRLS)方法对单一区域中的匹配点对应的高程接边差的平均值进行稳定性估计,剔除检查结果中的异常值,得到可信结果。通过国产资源三号立体像对和高分七号立体像对的试验,证明了该方法达到的精度水平足以满足立体测绘卫星高程误差检查的精度需求,并验证了该方法的有效性。     

高分七号卫星激光测高仪无场几何定标法

无场几何定标是未来多波束激光测高卫星面临的一个关键问题。本文针对高分七号（GF-7）线性体制全波形激光测高仪,提出了一种基于地形和波形匹配的无场分步定标方法。在深入分析高分七号卫星激光测高仪特点的基础上,构建了严密几何定位模型,采用公开版的地形参考数据和某地区1∶2000高精度的DOM和LiDAR-DSM基础地理信息成果,开展了在轨无场几何定标试验,显著提高了高分七号卫星激光测高数据精度。在2020年上半年受新冠肺炎影响未进行外场定标期间,有效解决了激光测高数据处理无定标参数的实际困难。本文对无场定标结果与高分七号实际外场定标结果进行对比验证,结果表明,无场定标结果与实际落点位置的平面误差为11.597±3.693 m,最小值为7.115 m,平坦地区高程精度优于0.3 m,虽然略低于外场定标结果,但能满足1∶10 000高程控制点测量需求。     

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。     

高分二号卫星影像正射纠正精度分析

本文利用收集到的外业像控、加密控制和地图采集控制资料,对试验区高分二号影像进行了基于RMF模型的数字正射纠正处理,统计分析了高分二号影像数据的无控制定位精度和不同控制方案下的纠正精度,验证了高分二号卫星影像在每景不低于一个控制点的情况下其纠正精度能够满足全地形1∶1万比例尺地形图和山地1∶5000比例尺地形图更新要求。利用数字正射纠正后的高分二号全色和多光谱影像进行配准和融合,配准达到亚像素精度,能够满足影像融合需要。     

高分七号卫星影像融合中的全色-多光谱配准误差补偿模型

高分七号是中国第一颗面向1∶10 000立体测图的遥感卫星,其后视全色影像与多光谱影像通过融合可以得到最高0.65 m分辨率的多光谱融合影像。但在实际生产过程中,发现融合影像存在局部晕边现象。针对这一问题,分析了高分七号卫星影像的误差来源,并提出了全色-多光谱配准误差补偿模型,包含用于补偿线性误差的线性项、用于补偿子线阵电荷耦合器件安置误差和镜头畸变的分段四次多项式以及用于补偿周期性误差的三角级数项。根据该模型设计了求解模式和复用模式两种融合方案。利用中国广东地区和青海地区的高分七号影像数据进行实验验证,结果表明所提模型可以使融合配准精度由最大0.6多光谱像素提升至约0.07多光谱像素,平面误差小于0.25倍多光谱像素的区域占比由不足50%提升到约98%,完全满足融合影像生产要求。     

基准网辅助的大区域卫星影像区域网平差技术

针对目前使用数字正射影像图(DOM)作为控制资料,纠正卫星影像,容易造成几何形变的误差传递的问题,该文提出了构建原始影像基准网,进行大区域卫星影像区域网平差的方法。该方法使用外业控制点作为地面控制资料,激光点云生产的数字高程模型(DEM)数据作为高程资料,利用区域网平差技术解算基准网影像的有理多项式系数(RPC)文件,配合DEM辅助弱连接点检测技术增强基准网的稳健性,而后利用高精度连接点匹配基准网解算同源待平差影像的RPC文件。该文使用该方法建立了基于39景高分二号影像的河南安阳、鹤壁地区的基准网,并对两景新增影像进行平差处理。结果表明,平面中误差为1.6m,达到1∶10 000数字正射影像生产的精度要求,相邻影像之间的几何拼接精度优于1个像素,满足了无缝拼接。     

高分七号卫星立体影像与激光测高数据联合区域网平差

提高稀少甚至无地面控制点的区域网平差精度,是实现境外和外业测控困难区域高精度测图的核心问题之一,也是主要的技术难点。为了充分利用高分七号激光测高数据与立体影像同步获取、相对精度较高、高程精度极高的特点,充分发挥足印影像作用,提出了一种激光测高数据辅助的高分七号卫星立体影像区域网平差方法。通过足印影像实现了激光高程控制点在立体影像上的自动量测,利用其极高的高程精度对区域网立体影像进行高程控制,经过联合区域网平差实现区域网影像高程精度提升。通过覆盖不同地形类型的山东测区激光测高数据与立体影像联合平差实验表明,仅使用激光测高数据作为高程控制,实验区高程中误差可由原始7.97 m提高到0.79 m,高程最大误差优于1.5 m,高程精度改善明显。     

资源三号测绘卫星 DSM 与AST ER GDEM 精度对比分析--以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据质量,选取地貌类型丰富的云南省高海拔山区为试验样区,以1∶10 000实测地形图DEM为假定真值,以30m分辨率ASTER GDEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两方面着手,对国产资源三号测绘卫星DSM数据精确性进行分析。结果表明:国产资源三号测绘卫星DSM数据精度整体高于ASTER GDEM。     

资源三号影像质量及测图应用评价

从影像辐射质量和影像实际应用两个方面,对资源三号卫星影像数据的质量进行了评价与分析。影像辐射质量评价从辐射精度、信息度、清晰度、信噪比和纹理特征等方面进行,通过对比相近的ALOS卫星数据,结果显示资源三号卫星数据优于ALOS卫星数据;影像实际应用评价则通过秦岭地区1:25 000和1:50 000测图成果精度分析来进行,结果显示DEM高程精度、DEM平面精度和DLG采集精度均符合现行成果标准要求,可以满足国家基础比例尺测图要求。     

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。     

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。     

结合多尺度纹理特征的遥感影像面向对象分类

地物具有多尺度的特点,单一尺度难以准确描述遥感影像包含的地物纹理信息。利用我国自行研发的高分一号遥感影像数据,采用灰度共生矩阵对第一主成分进行纹理特征提取,利用Jeffries-Matusit距离选择多尺度组合,并通过单一纹理结合多光谱数据的分类精度,以及纹理特征间的相关性,最终选择多尺度纹理特征组合进行面向对象分类。研究结果表明:结合多尺度纹理特征组合的面向对象GF-1影像分类能有效提取地物信息,总体分类精度达到81.75%,Kappa系数0.78。     

改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法

传统半全局匹配算法在提取高分卫星立体像对DSM时,匹配结果受正则化参数的影响较大,且在阴影、低纹理、重复纹理和视差跳变等难以匹配区域存在较多的视差空洞。针对上述问题,该文提出了一种改进半全局匹配的高分卫星影像DSM提取方法:在代价聚合过程中根据当前层金字塔影像的视差搜索范围和代价矩阵自动确定正则化参数以增强匹配结果的稳定性,同时构建金字塔聚合以提高匹配点的数量;在此基础上,利用基于快速双边算子的优化策略优化视差图以填充视差空洞。结果表明:本文方法生成的DSM在建筑物边缘更为精细,同时能够较好地恢复难以匹配区域的高程值,且具有更高的精度水平。     

高分七号卫星激光测高数据处理与精度初步验证

装备在高分七号卫星上的是我国首个具备全波形记录功能的激光测高仪,主要用于获取地面稀疏的高程控制点,提高了同平台立体影像无地面控制点的立体测图精度.高分七号卫星激光测高标准化处理是测绘应用的关键步骤,所生成的激光测高标准产品是后续对外分发和业务化应用的重要前提.本文围绕高分七号卫星的激光数据,研究了激光测高数据处理方法,验证了激光测高标准产品的几何精度.选择几何定标区以及陕西华阴、德国北威州等多个验证区,结合高精度外业测量点和机载LiDAR-DSM数据,对高分七号卫星激光测高标准产品开展精度验证.验证结果表明,高分七号SLA03产品定标区两波束激光的平面精度分别为(3.896±1.029)m和(3.286±0.337)m、高程精度分别为(0.018±0.099)m和(-0.017±0.096)m.采用高程控制点质量控制参数ECP_Fl a g能有效标识出可用于高程控制的激光点,其中陕西华阴验证区两波束激光总体精度分别为(-0.113±2.519)m和(0.191±1.071)m,经质量控制后ECP_Fl a g标记为1的激光点高程精度为(0.111±0.152)m和(-0.064±0.115)m;德国北威州总体精度为(-0.897±5.485)m和(-0.202±6.207)m,ECP_Flag标记为1的激光点高程精度为(-0.304±0.190)m和(-0.279±0.220)m.目前高分七号卫星激光测高标准产品已在自然资源部国土卫星遥感应用中心实现业务化生产.