基于WorldView-1卫星影像立体测图的技术研究

基于WorldView-1卫星影像立体测图的技术研究

胡莉莉

中铁第五勘察设计院集团有限公司北京市102600

摘要：随着遥感技术的发展，卫星影像立体测图技术逐渐向着高精度、高分辩率的方向发展，得到了各行各业的高度重视。卫星立体遥感影像覆盖面积大，使用较少的控制点满足测图精度的要求，这有效减少了外业控制的工作量。文章以云南某地区为研究对象，对基于WorldView-1的卫星影像立体测图技术进行了探究。

关键词：WorldView-1；卫星；影像立体测图；技术

引言

为建设好我国边境地区的铁路，需大力开展基本比例尺的测图工作。航空摄影测量是进行基本比例尺地形图生产和更新的主要手段，但边境地区地形复杂，海拔的悬殊和气候的多变，为航空摄影测量增加了难度，并且边境地区采取航空摄影方式测量比较困难，因此，想要获得符合生产要求的航摄资料相对困难。航天遥感影像以其信息量大、现势性强、易于获取、价格相对低廉的优点，成为测制边境地形图的不错的选择。近年来高分辨率WorldView-1卫星影像资料的广泛应用，为利用WorldView-1卫星影像资料进行边境1：2000成图的生产，提供了有利的资料基础和技术保障。

1WorldView-1卫星影像

卫星为美国DigitalGlobe公司所拥有的高分辨率商用卫星，于2007年9月18日成功发射，该卫星将运行在高度450公里、倾角980、周期93.4min的太阳同步轨道上，配合平均1.7天-4.6天的再访时间，提供全世界0.5米超高分辨率的全色态影像。该卫星还将具备现代化的地理定位精度能力和极佳的响应能力，可更快获取影像数据。

2基于worldview-1卫星影像立体测图技术应用研究

2.1测区概况

文章主要从生产案例出发，测区位于云南省。以卫星影像技术为主线，对生产过程中出现的一些问题进行了分析和探究。本测区选用卫星影像获取的真彩色影像，成图面积约183平方公里，成图比例尺靠拢与1：2000比例尺。该测区具有以下特点：第一，整个测区以山地、高山地为主，属滇东南岩溶山区，喀斯特岩溶地貌突出，山峦连绵起伏，河谷、沟壑纵横，地形复杂，地面平均海拔约1200米。第二，卫片时间间隔较大，对于城镇区域时效性较差。

2.2像控点布设

WorldView1区域按照能控制整体测区为原则，沿线路方向，每一个像对布设6个平高控制点，控制点间距离7km-8km在接近线路中线附近，每个像对布设2个检查点为检查使用，林区、山地、无明显目标等特殊区域可放宽2倍。

为保证良好的高程精度，像控点布设时要在测区外围均匀布设，其中最外层像控点要布设在加密区范围线之外，其中要对加密区进行有效控制，同时像控点还要尽量要布设在2条航带的重叠处，以增强航带之间的连接。

详细布点方案见图1。

图1像控点布点略图

2.3内业加密

第一，加密前准备工作。加密前应准备好如下资料：影像数据、外业像控点信息表以及像控点成果。第二，WorldView-1采用单景影像空三加密的方式，在航天远景公司的MapMatrix平台上，按照GB/T27919.1-2011《IMU/GPS辅助航空摄影技术规范》相关的相关规定，基于空三加密软件加入控制点文件进行约束平差。第三，空三加密平差成果需经野外检查点验证无误方可提供给下工序使用。第四，空中三角测量成果格式应满足全数字摄影测量系统的要求。

2.4立体采集

在航天远景公司的MapMatrix中，WorldView数据的处理主要分“模型定向”与“测图作业”两大部分。下面将说明“模型定向”中区别于航片及普通卫片的步骤：第一，加载控制点和影像以及影像对应的RPC参数文件。第二，RPC重整。立体模型旋转-对于同轨影像，将影像进行逆时针旋转90度。第三，进行RPC空三处理。右键点击影像，选择RPC空三，调整预测控制点等。第四，卫片模型置平。选中要组建立体像对的两张影像，然后右键选择“创建立体像对”，对立体像对进行卫片模型置平处理。在立体像对上右键选择“卫片模型置平”。第五，矢量采集。打开原始像对测图。

2.5数字线划图精度检测

第一，提高成果精度的具体措施

本项目的原始影像数据是WorldViwe-1，分辨率约0.6m，按规范在成图范围内，WorldViwe-1卫片分辨率低不能够完全满足1：2000地形图的生产要求。

因此在实际作业中考虑提高精度的措施如下：

（1）为保证高程精度需求，在基础控制阶段采取充分利用测区周边已有水准点的基础上，采取高程拟合的作业方式来提高本项目对高程的需求。

（2）为验证成果精度，在像控点测量的同时施测检查点，沿线路接近中线附近每5公里布设一个检查点，林区、无明显目标等特殊区域可放宽2倍间距。在内业作业时，使用像控点，在MapMatrix平台上进行单景影像空三加密，然后使用区域内的检查点对加密精度进行检测。经检测，加密精度符合要求。

（3）在内业数据采集过程中，使用多景影像联测的方法，边采集边对采集成果的精度进行检核。

（4）像片控制测量利用PPK测量模式，属于单点作业，控制网中没有多余和重复观测值，网中缺少检核条件，为了提高成果的准确性和可靠性，已在测前测后观测一个以上符合条件的已知点，对成果的精度进行检核。

第二，数字线划图精度检测

外业按照成图面积的3%进行检查点采集，用以最终地形图平面和高程精度的检核统计。比如100平方公里的成图，测3处检查点，每处至少测40个点，覆盖1平方公里范围。利用已有的数字线划地图成果选取一定数量的检查点与在测区范围内的立体测图的同名点进行精度统计。1：2000地形图精度要求见表1。

对数字线划地图成图精度进行检测，其地物点对附近野外控制点的平面位置中误差为±1.35m，小于1：2000规范规定的山地高山地1.6m的要求；高程注记点高程中误差为±0.71m，小于1：2000规范规定的山地1.2m，高山地1.5m的要求。所以在生产过程中，依据WorldViwe-1卫星数据可达到的最佳精度进行作业，向1：2000图精度靠拢。

3应用卫星数据进行边境地区立体测图的优越性

首先，对于航摄困难的地区，利用卫星数据解决了立体测图数据源的难题。其次，由于Worldview-1卫星系统具有很高的稳定性，所以进行区域网布点可以大大减少外业控制点数量。再者，在数字地图成图中，控制点不能布到国外，而卫星影像立体像对中控制点的位置对成图精度影响较小，只在国内布点，同样保证边界线外一定范围的成图精度。最后，WorldView-1影像质量优良，有利于提高影像内外业判读的速度和质量。

结束语

总之，应用WorldView-1卫星遥感影像测图技术测绘1：2000大比例尺地形图的试验表明，充分体现了高分辨率卫星影像在边境地区制图应用的技术优势。而且成图的精度比较高，影像的质量也有保障，所以，相关研究单位应该加大对该技术的应用，使其测绘水平得到有效的提升，使卫星影像测图技术具有更广阔的应用，促进我国测绘行业健康发展。

参考文献：

[1]马红.基于RPC模型的WorldView-1卫星影像正射校正[J].城市勘测，2015（3）：106-110.