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.     

结合局部单应矩阵的ZY-3遥感影像稠密匹配

针对现有的特征点匹配结果的密集度无法满足于三维重建的需求问题,本文提出了一种结合局部单应矩阵的资源三号遥感影像稠密匹配方法。首先,采用ASIFT算法对资源三号遥感影像进行特征点匹配,通过随机抽样一致性(RANSAC)算法对初始的匹配结果进行优化,提高ASIFT匹配结果的精度;其次,以优化后ASIFT匹配结果作为匹配基元,构建Delaunay三角网,利用Delaunay三角网间的同名三角单元的单应矩阵关系对已有匹配结果进行加密;最后,通过灰度相似性和最小二乘双重约束提高加密特征点的精度,从而达到精匹配的目的。实验选取ZY-3遥感影像作为实验数据,实验表明,本文算法具有较好的可靠性与鲁棒性,能获得比ASIFT匹配多6倍的同名点。     

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。     

ZY-3 MUX传感器数据的缨帽变换系数推导

缨帽变换是一种实用性都很强的遥感影像增强方法,已被成功地应用于各种遥感领域。然而,对于缺少中红外波段的4波段高分卫星传感器,采用常规的Gram-Schmidt正交化方法难以推导出缨帽变换的湿度分量,即便少量推导出湿度分量的算法也存在着结果失真的问题。因此,开展针对4波段传感器缨帽变换系数的推导,提出了先确定湿度分量、再确定亮度和绿度分量的逆推算法,并将其应用在ZY-3 MUX传感器数据上。实验结果表明:(1)逆推方法可以有效地推导出ZY-3 MUX缨帽变换的湿度分量,较好地解决了前人研究中出现的湿度分量失真问题;(2)新方法求出的3个分量的散点在其三维特征空间中呈现典型的"缨帽"特征,较于传统的GramSchmidt正交化方法,新方法的散点在水体、植被和建筑用地/裸土之间的空间分布位置可以更好地相互分离,不会造成不同地类之间的混淆;(3)采用新方法所得到的缨帽变换系数的精度好于传统的Gram-Schmidt正交化方法,体现在新方法具有较高的R值和较低的RMSE误差。本研究可为ZY-3 MUX数据提供一套有效的缨帽变换系数,同时也为缺乏中红外波段的高空间分辨率遥感影像提供一种新的缨帽变换系数推导方法,解决了常规GramSchmidt正交化方法无法准确表示湿度分量的问题。     

资源三号卫星影像在定位方面的问题研究

高分辨率立体测图卫星影像可实现大范围快速精确定位.资源三号是我国第一颗民用立体测图卫星,其定位精度的高低极大地影响着测图工作的开展.在介绍资源三号定位模型的基础上,详细论述了提高其定位精度的方法;并对其在定位方面的发展趋势进行了展望.     

资源三号卫星影像在1∶50000数据生产中的应用

基于资源三号卫星影像,分析了资源三号卫星定向建模的精度,分别基于不同地形类别的测绘数据生产,并进行精度比对分析,总结出不同软件处理资源三号卫星影像的技巧,对于数据生产精度进行统计分析,总结出了资源三号卫星影像可应用于1∶50 000测图项目的结论,为以后的测绘生产提供作业思路,积累了宝贵经验。     

基于ZY-3影像潮水沟槽线的提取

潮水沟槽线是潮滩重要的地貌特征线,对潮水沟槽线的研究可以了解潮滩微地貌形态的特征以及潮沟的摆动规律。基于2012-11-06获取的"资源三号"(以下简称ZY-3)卫星高分辨率遥感影像,以条子泥实验区为例,选取近红外为特征波段,采用Arc Scan对该区域二值化灰度图进行潮水沟中轴线的提取,代替理论上的沟槽线,同时结合条子泥地区的地形进行分析,最终实现对潮水沟槽线的提取,为深入研究潮滩微地貌提供科学依据。     

三凯高速路域ZY-3影像分类方法对比研究

以贵州省三凯高速路段资源三号遥感影像为例,对比分析支持向量机监督分类、ISODATA非监督分类以及SVM面向对象分类方法的成果与精度,研究这三种分类方法在资源三号影像分类上的适用性。研究结果表明,监督分类与面向对象分类效果良好,其总体分类精度、Kappa系数等指标,都要明显优于非监督分类。对于不同地物分布以及光谱信息的资源三号影像,监督分类与面向对象分类各有优势,可以视情况选择。     

基于稀疏控制点的ZY-3影像几何纠正方法研究

研究在少量地面控制点情况下,利用仿射变换模型、多项式模型、有理函数模型对资源三号卫星(ZY-3)正视影像进行几何纠正。在无控制点参与精度评估情况下,提出利用几何纠正图与地形图叠合显示的方法评估几何纠正精度。研究表明:在少量分布合理的地面控制点下利用有理函数模型对ZY-3进行几何纠正,其几何纠正精度能达到后续应用的需求,具有一定的理论意义与实际应用价值。     

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。     

基于资源三号影像的建筑物高度信息提取方法

建筑物高度信息的获取是高分辨率遥感影像信息提取研究中的热点问题之一。该文提出了一套结合面向对象分类方法的建筑物高度反演技术方法。首先,利用建筑物和阴影的形态学指数,通过面向对象分类方法提取建筑物轮廓和阴影信息;然后,采用相交线平均法计算阴影长度;最后,根据阴影长度和建筑物高度的几何关系模型计算建筑物高度。采用西安市的国产资源三号(ZY-3)卫星遥感数据进行提取试验,通过171栋建筑物的实际测量高度对结果进行验证,获得了91.23%的总体精度,显示出该方法在建筑物高度信息提取研究方面具有一定的现实意义。     

BDS-2/BDS-3伪距单点定位精度分析

北斗三号(BDS-3)基本系统于2018年底开始提供全球服务．通过处理37个全球GNSS服务组织(IGS)多模实验跟踪网(MGEX)观测站90天北斗数据,评估了北斗二号(BDS-2)和BDS-3在全球范围内的可见卫星数、几何精度衰减因子(GDOP)和单频伪距单点定位精度,分析了BDS-2／BDS-3组合对BDS-2、BDS-3单系统空间几何构型、伪距单点定位(SPP)精度的改善程度．结果表明,BDS-3的空间几何构型较BDS-2有明显的提升,定位精度在东方向、北方向和高程方向分别为1.490、2.610、5.238 m(RMS),相较于BDS-2分别提高了58％、1％、24％．BDS-2／BDS-3组合在东方向、北方向和高程方向分别为1.45、2.36、4.90 m(RMS),较BDS-2与BDS-3单系统分别提高了59％、11％、29％,以及3％、10％、6％．并且BDS-2／BDS-3组合明显削弱了BDS-2定位精度与地理经度相关的边缘效应.      

BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo双频精密单点定位精度分析与评价

由于北斗卫星导航系统(BDS)已完成正式组网,有必要对BDS的定位性能进行精度评估与分析. 本文主要通过在MGEX (Multi-GNSS Experiment)选取8个测站5天的观测数据,以北斗二号/北斗三号(BDS-2/BDS-3)为主分析BDS-2/BDS-3、BDS-2/BDS-3/Galileo、BDS-2/BDS-3/GPS、BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo四种不同组合卫星系统静态精密单点定位(PPP)性能,试验结果表明:BDS-2/BDS-3静态PPP在东(E)、北(N)、天顶(U)方向上的定位精度和收敛速度分别优于2.49 cm、2.27 cm、4.04 cm和34.6 min、19.3 min、28.1 min;BDS-2/BDS-3/Galileo静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.81 cm、1.65 cm、2.94 cm和20.4 min、13.0 min、18.6 min;BDS-2/BDS-3/GPS静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.67 cm、1.62 cm、2.82 cm和18.3 min、10.2 min、16.1 min;BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.46 cm、1.40 cm、2.45 cm和14.5 min、9.3 min、14.5 min.      

BDS-3/GPS在遮挡环境下定位性能分析

针对在全球卫星导航系统(GNSS)信号易遮挡地区,单一系统可见卫星数较少,定位性能不理想甚至难以满足定位需求的问题,分析北斗三号(BDS-3)在不同区域遮挡环境下对定位性能的改善. 通过全球不同区域MGEX(Multi-GNSS Experiment)监测站的观测数据,采用GPS、BDS-3、BDS-3/GPS组合定位三种模式,在不同模拟遮挡环境下进行伪距单点定位,分析了各模式下可见卫星颗数、历元利用率、几何精度衰减因子(GDOP)值和定位精度. 结果表明:在北半球区域,相较于其他方向遮挡,GPS模式在低纬度地区南面遮挡的定位稳定性和精度最高,在中高纬度地区北面遮挡的定位稳定性和精度最高,BDS-3和BDS-3/GPS组合模式在低纬度地区各方向遮挡定位精度相当,在中纬度和中高纬度地区,北面遮挡的精度明显优于其他方向遮挡的定位精度. BDS-3/GPS组合定位模式,大大增加了可见卫星颗数,历元利用率提高,卫星空间几何结构改善,GDOP值降低,稳定性和定位精度明显优于单系统.      

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。     

资源三号卫星多光谱图像特征分析和质量评价

针对资源三号卫星(ZY-3)多光谱图像数据展开图像辐射特征和质量评价研究,通过与SPOT5 HRG(high resolution geometric)多光谱数据对比分析,利用值域、均值和标准差等影像灰度统计信息分析ZY-3与SPOT5图像质量在不同地理区域的差异;通过计算相关系数分析波段之间的相关性,选取不同区域内的典型地物直方图进行对比,以反映多光谱影像的辐射特征;通过计算均质性、对比度、信息熵和角二阶矩评价ZY-3和SPOT5影像的纹理特征,并从影像地理要素视觉特征方面比较2种卫星图像的质量,作为用户选取和使用ZY-3图像的参考。实验结果表明:ZY-3多光谱图像的质量较好,在波段相关性方面,ZY-3在除植被外的水体和建筑物等要素信息提取能力上优于SPOT5;在纹理特征方面,ZY-3也比SPOT5有更好的显示效果,可用做中、小比例尺国土资源等领域应用的基础图像。     

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。     

结合先验概率估计的GF-3影像水体概率估计方法

综合SAR(synthetic aperture radar)影像的统计模型假设与k-means聚类算法,提出了一种结合水体分布先验概率估计的水体概率估计方法。首先,用贝叶斯推断对研究区域后向散射系数做统计模型假设。随后,结合聚类算法对像元作分类,估计水体分布先验概率,结合统计分布直方图使用非线性最小二乘拟合完成模型参数估计。试验选取了高分三号(GF-3)多种工作模式数据,并用高分一号(GF-1)影像进行验证。结果表明,该方法可有效实现SAR影像的高精度水体概率估计。     

基于局部自适应阈值的GF-3 SAR影像洪涝水体提取

针对全局阈值法在大场景SAR图像水体提取时存在的局限性以及山体阴影对水体提取的干扰,提出一种DEM辅助下基于自适应阈值的SAR影像洪涝水体提取方法.首先结合DEM和SAR卫星轨道参数去除山体阴影产生的辐射失真区域,利用K-means聚类算法得到初始的水体分布图;然后在初始水体信息基础上,通过窗口提取局部区域的水体和非水...     

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。