基于國產(chǎn)資三影像的1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新工程正射影像糾正方法研究

□ 夏立福 顧劍華 王雷 孫鑫

（1.黑龍江第三測繪工程院，黑龍江哈爾濱150025；2.黑龍江第一測繪工程院，黑龍江哈爾濱150025）

1.引言

為保持國家基礎(chǔ)1∶50000地形圖的現(xiàn)勢性，保障國民經(jīng)濟(jì)部門對基礎(chǔ)地形圖的需求，國家測繪地理信息局決定在“十二五”期間對“十一五”期間生產(chǎn)的1∶50000地形數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動態(tài)更新。為使動態(tài)更新工作快捷、有序進(jìn)行，作者根據(jù)自身生產(chǎn)實(shí)際，選取天津、黑龍江區(qū)域的四景影像通過不同的方法進(jìn)行DOM產(chǎn)品的生產(chǎn)試驗(yàn)，尋找資源三號衛(wèi)星影像糾正的最佳方法，以確保達(dá)到精度要求，為要素變化發(fā)現(xiàn)提供依據(jù)。

2.DOM糾正技術(shù)流程與DEM選取

DOM糾正實(shí)驗(yàn)選取四景影像，充分考慮地形類別及已有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，其分布情況及時相如下：天津Z389512725P20121031地形類別為平地覆蓋在東麗區(qū)、津南區(qū)及濱海新區(qū)；黑龍江877109_20120404地形類別為平地丘陵結(jié)合區(qū)域，876110_20120612為山地，875112_20120419為丘陵，主要覆蓋區(qū)域在哈爾濱市周邊五常市、呼蘭縣、阿城、賓縣等。影像均無云雪覆蓋，信息豐富滿足影像制作要求，且時相分別為2012年10月31日、2012年4月4日、2012年6月12日、2012年 4月19日。根據(jù)已有“十一五”期間生產(chǎn)的1∶50000地形數(shù)據(jù)庫3D產(chǎn)品為依托，分別利用 RPC+DEM、RPC+DEM+一次多項(xiàng)式、RPC+DEM+二次多項(xiàng)式模型進(jìn)行糾正精度的對比。經(jīng)分析研究利用RPC+DEM+一次多項(xiàng)式的糾正方法精度較好，滿足1∶50000地形數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的需求，其DOM糾正具體技術(shù)流程如下：

DEM的格網(wǎng)間距理論上應(yīng)與地形坡度成反比。在平原地區(qū)，地面坡度平緩，DEM數(shù)據(jù)可以采用較大的格網(wǎng)間距；而在地形破碎的丘陵地區(qū)和山區(qū)，地形陡峭，DEM格網(wǎng)間距需要采用較小的格網(wǎng)間距，才能保證地形地貌的特征與實(shí)地相符。本次實(shí)驗(yàn)DEM格網(wǎng)間距為25米，滿足不同地形類別影像的糾正要求。為提高影像質(zhì)量精度，在地形復(fù)雜、高差大的山區(qū)，需考慮衛(wèi)星數(shù)據(jù)的成像的側(cè)視角。

3.DOM成果的精度評定和分析

RPC+DEM+一次多項(xiàng)式的糾正方法即滿足1∶50000地形數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的需求，可從其DOM成果的精度檢測中體現(xiàn)。DOM成果的精度評定是依據(jù)1∶50000DLG在DOM影像上選取檢查點(diǎn)位置并讀取坐標(biāo)值，計(jì)算其較差的中誤差。檢查點(diǎn)分布均勻且在影像上能準(zhǔn)確定位。本次實(shí)驗(yàn)分別選取研究區(qū)的每景25個及以上特征地物點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，所有檢查點(diǎn)均勻分布在整個研究區(qū)，是影像和DLG上都容易辨認(rèn)準(zhǔn)確定位的點(diǎn)。其精度統(tǒng)計(jì)包括同精度檢測（內(nèi)業(yè)精度檢測）及高精度檢測（外業(yè)實(shí)測檢測）。

同精度檢測

高精度檢測

其中，RMS為檢查點(diǎn)較差中誤差，n為檢查點(diǎn)個數(shù)，xi，yi表示 DOM影像上檢查點(diǎn)的坐標(biāo)，Xi，Yi為 GPS外業(yè)檢查點(diǎn)或圖形檢查點(diǎn)的坐標(biāo)。

本實(shí)驗(yàn)內(nèi)業(yè)檢測點(diǎn)及外業(yè)檢測點(diǎn)分布如下（圓形為內(nèi)業(yè)檢查點(diǎn)；三角形為外業(yè)檢查點(diǎn)）：

圖1 895127 內(nèi)、外業(yè)檢查點(diǎn)分布圖

圖2 877109內(nèi)、外業(yè)檢查點(diǎn)分布圖

圖3 876110內(nèi)、外業(yè)檢查點(diǎn)分布圖

圖4 875112內(nèi)、外業(yè)檢查點(diǎn)分布圖

3.1 內(nèi)業(yè)相對精度分析

內(nèi)業(yè)檢測精度是1∶50000數(shù)字正射影像地物點(diǎn)相對于附近1∶50000地形數(shù)據(jù)的點(diǎn)位中誤差。

精度統(tǒng)計(jì)公式如下：

其中，RMS為檢查點(diǎn)較差中誤差，n為檢查點(diǎn)個數(shù)，xi，yi表示DOM影像上檢查點(diǎn)的坐標(biāo)，Xi，Yi為GPS外業(yè)檢查點(diǎn)或圖形檢查點(diǎn)的坐標(biāo)。

按照同精度檢測公式分別統(tǒng)計(jì)四景影像的內(nèi)符合精度：

表1 內(nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)表

3.2 外業(yè)實(shí)測精度分析

外業(yè)實(shí)測精度是：1∶50000數(shù)字正射影像地物點(diǎn)相對于附近野外控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不得大于表1規(guī)定：

表2 2.5米分辨率數(shù)字正射影像平面中誤差

精度統(tǒng)計(jì)公式如下：

其中，RMS為檢查點(diǎn)較差中誤差，n為檢查點(diǎn)個數(shù)，xi，yi表示DOM影像上檢查點(diǎn)的坐標(biāo)，Xi，Yi為GPS外業(yè)檢查點(diǎn)或圖形檢查點(diǎn)的坐標(biāo)。

按照高精度檢測公式分別統(tǒng)計(jì)四景影像的外符合精度：

表3 外符合精度統(tǒng)計(jì)表

3.3 接邊精度

接邊精度的檢查：取相鄰兩景正射影像重疊區(qū)域處同名點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，分別量取兩同名點(diǎn)的距離，或者是讀取同名點(diǎn)的坐標(biāo)，算出兩點(diǎn)間的距離，檢查同名點(diǎn)的距離或坐標(biāo)差是否符合限差。本次試驗(yàn)所選取的四景影像在與相鄰影像間經(jīng)過接邊精度的檢查，坐標(biāo)差均在限差范圍之內(nèi)，故符合接邊精度的要求。

4.結(jié)論

此次實(shí)驗(yàn)選取的四景資源三號衛(wèi)星影像，地形類別包括平地、丘陵、山地。控制點(diǎn)均勻分布選擇在有線狀地物交叉部位，盡可能選正十字或丁字交叉口。經(jīng)過內(nèi)業(yè)相對精度分析和外業(yè)實(shí)測像控點(diǎn)精度分析（詳見衛(wèi)星影像高精度、同精度檢測統(tǒng)計(jì)表），四景影像均滿足精度要求，故此次利用ERDAS的RPC+DEM+一次多項(xiàng)式的糾正方法適用且滿足1∶5萬地形數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新工程正射影像糾正的精度要求。

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