采用IKONOS影像在VirtuoZo軟件下進行1∶1萬立體測圖研究

李璐 劉碩

摘 要：通過用試驗區(qū)的IKONOS影像建立立體像對，進行立體測圖實驗。經(jīng)過精度統(tǒng)計，得到用IKONOS立體像對能達到1∶1萬立體測圖精度要求的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：影像 測圖研究 遙感影像

中圖分類號：P23 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0062-02

由于貴州省現(xiàn)用于進行1∶1萬基礎(chǔ)測繪3D產(chǎn)品生產(chǎn)的航攝資料多為1998年至2002年拍攝的老航片，現(xiàn)勢性較差，且普遍有影像陰影較大，有云遮擋，或是在掃描過程中有變形等現(xiàn)象，對立體測圖有很大影響。而由于貴州地形復(fù)雜，氣候條件不佳，如選擇重新進行航空拍攝很多條件較難達到，且成本較大。

高分辨率衛(wèi)星立體遙感影像為基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)提供了新的數(shù)據(jù)源。相對于傳統(tǒng)的航攝影像來說，高分辨率衛(wèi)星立體遙感影像的優(yōu)勢主要有：獲取周期短，影像覆蓋范圍大，可全天候獲取不受時間地區(qū)限制，訂購簡便，處理方便，影像為數(shù)字格式無需再進行掃描處理等。

本次實驗在花溪選了一個試驗區(qū)，用IKONOS影像建立了立體像對，在此立體像對基礎(chǔ)上進行1∶1萬立體測圖，進行了精度統(tǒng)計，并得出結(jié)論。

1 資料分析

1.1 IKONOS衛(wèi)星影像簡介

IKONOS衛(wèi)星由美國Spaceimage公司發(fā)射，衛(wèi)星飛行高度為680 km，每天繞地球14圈。衛(wèi)星上裝有柯達公司制造的數(shù)字相機，相機的掃描寬度為11 km，可采集1 m分辨率的全色波段黑白影像和4 m分辨率的多波段影像，并可提供立體影像。

IKONOS提供的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)一般為經(jīng)過處理的“準(zhǔn)核線”數(shù)據(jù)，立體像對的重疊度約為100%，灰度取值為11bits，以tiff 16bits格式記錄，每個像對除兩個tiff影像數(shù)據(jù)外，還有兩個對應(yīng)的衛(wèi)星軌道參數(shù)文件，文件名為“*_rpc.txt”（其中*為相應(yīng)的影像名），記錄了衛(wèi)星獲取影像時的軌道參數(shù)，用以建立影像立體模型與地面模型的關(guān)系。

1.2 試驗測區(qū)概況

本試驗測區(qū)位于貴陽市花溪區(qū)磊莊機場附近，覆蓋面積約為49 km2。測區(qū)內(nèi)道路成網(wǎng)，交通較為發(fā)達，有106省道和貴昆鐵路貫穿其中，居民地較多，均沿道路分布，水系有松柏山水庫和天河潭等，地貎以丘陵為主，植被多為旱地和稻田。

1.3 影像資料分析

本次影像的拍攝時間為2010年3月26日，資料較新，影像紋理清晰，無云遮擋，能滿足1∶1萬立體測圖要求。

2 試驗技術(shù)流程

IKONOS衛(wèi)星立體影像測圖的生產(chǎn)流程和傳統(tǒng)航片測圖的流程差不多，不同之處在于IKONOS衛(wèi)星影像是經(jīng)過處理的核線影像，可通過衛(wèi)星參數(shù)RPC文件定向，重疊度大，影像覆蓋面廣。我們選用適普公司的VirtuoZo軟件進行生產(chǎn)實驗，VirtuoZo帶有專門的高分辨率衛(wèi)星影像處理模型RPC模塊。在VirtuoZo下采用的試驗技術(shù)流程如圖1。

3 精度統(tǒng)計分析

我們設(shè)定了三種實驗方案，通過使用不同數(shù)量和不同分布情況的控制點進行絕對定向恢復(fù)立體模型，根據(jù)精度統(tǒng)計結(jié)果分析應(yīng)用IKONOS衛(wèi)星數(shù)據(jù)立體測圖的精度，并確定出最佳控制方案。

（1）使用9個控制點，其分布情況如圖2。

（2）使用4個控制點，分布在像對的四角，如圖3。

（3）只使用一個控制點，處于像對的中心，如圖4。

在實驗區(qū)范圍內(nèi)用RTK均勻的實測了24個檢查點，分別與三種實驗方案的立體模型下的同名點坐標(biāo)進行精度統(tǒng)計，對量測出的結(jié)果用以下公式進行中誤差計算：

中誤差

其中，n表示點數(shù)。

統(tǒng)計結(jié)果如表1。

4 結(jié)論

通過實驗證明，IKONOS衛(wèi)星立體影像可以滿足貴州省1∶1萬立體測圖的精度要求，具體分析如下。

首先，在量測精度方面，通過精度分析可知，用9個或4個控制點進行絕對定向恢復(fù)立體模型的量測精度都可達到1∶1萬地形圖的量測精度要求。其次，在影像質(zhì)量方面，IKONOS衛(wèi)星影像為1 m的高分辨率衛(wèi)星影像，具有較高的清晰度和豐富的紋理，比我們通常使用的普通航測相機掃描結(jié)果更易于判讀。再次，衛(wèi)星影像的覆蓋面積較大，用少量控制點就可達到精度要求，從一定程度上減少了外業(yè)工作量；在內(nèi)業(yè)處理時省去了內(nèi)定向、相對定向、核線影像生成等步驟，節(jié)省了內(nèi)業(yè)處理的時間；衛(wèi)星影像現(xiàn)勢性強，使外業(yè)調(diào)繪的工作量減少了70%以上。從這幾方面來說都提高了作業(yè)的效率。此外，衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取周期短，訂購手續(xù)方便，只需提供目標(biāo)區(qū)域的經(jīng)緯度范圍和所需數(shù)據(jù)類型及可。且具有價格優(yōu)勢，每平方公里約為550元。

當(dāng)然，在使用衛(wèi)星立體影像測圖的過程中也有一些必須要注意的問題。第一，模型的精度與兩個因素有關(guān)，RPC參數(shù)和野外控制點的分布，衛(wèi)星影像中的每個掃描線有一個RPC參數(shù)，整幅影像有多少條掃描線就有多少與之對應(yīng)的RPC參數(shù)，但它們間會有一定的相關(guān)性，我們的每個體像對只能應(yīng)用一個RPC參數(shù)，這參數(shù)是一個統(tǒng)計值，影像面積太大，這個參數(shù)就不精確，因此定購數(shù)據(jù)每個像對的蓋面積應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)。同時野外控制點的控制范圍應(yīng)覆蓋測繪區(qū)域，確保立體模型的絕對定向精度。第二，減小人為因素對量測精度的影響，因為影像分辨率為1 m，所以人的測量誤差對測圖精度也有一定影響，所以提高作業(yè)員的素質(zhì)，減小人為因素誤差，也能相應(yīng)的提高產(chǎn)品精度。

參考文獻

[1]夏先麗，文廣.利用IKONOS影像進行基礎(chǔ)測繪生產(chǎn)的空三加密應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點，2009（11）.

[2]李玉平，裴佳佳，周小娟.IKONOS衛(wèi)星影像在若羌河山區(qū)河段1∶10000地形圖測制中的應(yīng)用[J].資源環(huán)境與工程，2010（5）.

[3]張海濤，賈光軍，虞欣.基于GeoEye-1衛(wèi)星影像的立體測圖技術(shù)研究[J].測繪通報，2010（12）.

[4]虞欣，賈光軍，陳倬.基于有理函數(shù)和像方仿射變換組合模型的高分辨率衛(wèi)星影像區(qū)域網(wǎng)平差[J].測繪通報，2010（10）.

[5]廖新玉，阿力甫·努爾買買提，張榮輝.IKONOS全數(shù)字攝影測量1∶5000地形圖精度試驗研究[J].工程勘察，2009（6）.