基于资源三号卫星数据的数字地形图更新技术研究文献综述

 2021-10-14 20:48:01

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一、选题目的及意义

社会高速发展,如今利用高分辩卫星影像更新基础测绘数据的前景是令人鼓舞的, 值得关注和进行积极的试验。而资源三号卫星是我国自主研发的民用高分辨率立体测绘卫星,也是我国第一颗搭载立体成像相机的测绘卫星。资源三号卫星的投入使用将为我国测绘地理信息事业的发展提供高质量、高可靠的空间测绘装备,将对我国测绘地理信息事业的发展起到巨大的推动作用。

二、国内外动态

2008 年3 月12 日,经国务院批准,资源三号卫星工程正式立项,建设周期为36 个月,卫星系统由中国航天科技集团公司研制,2012 年1 月9 号在太原卫星发射中心成功发射升空【1】。资源三号卫星是我国首颗高分辨率光学传输型民用立体测图卫星,卫星集测绘和资源调查功能于一体。卫星采用太阳同步圆轨道,轨道高度约为506km,可对地球南北纬84以内的地区实现无缝影像覆盖,每59 天实现对我国领土和全球范围的一次影像覆盖【2】。卫星采用三线阵测绘方式,三线阵相机由具有一定交会角的前视、正视和后视3 个线阵TDICCD 构成,前后视相机的影像地面分辨率优于4m,正视相机分辨率优于2.5m,通过对同一地面点不同视角的观测,可构成三线阵立体影像。另有1 台多光谱相机提供多光谱影像,地面分辨率优于8m【3】。星上姿态主要由3 台星敏感器、高精度陀螺、太阳敏感器和红外敏感器控制,姿态稳定度优于510-4()/s,轨道由GPS 采用双频差分手段获取,实时轨道精度优于10m【4】。

从平差结果和生产的DSM/DOM 检查精度来看,资源三号 测绘卫星三线阵影像已经完全达到了国外成熟商业卫星同等分辨率情况下的平面高程几何精度,标志着我国测绘卫星载荷平台稳定性和地面处理技术均达到了国际先进水平【5】。资源三号测绘卫星是国产卫星由过去几何定性到高精度定量的里程碑,有着广阔的应用前景【6】。

测绘卫星作为高分辨率对地观测系统的基本组成部分,其传感器技术的发展与应用日新月异。

长期以来,地图数据指的是以纸或者聚酯片基为载体、地面实况依比例尺归化的符号地形图。它已经被沿用了上千年的历史,在人类文明社会发展中起着重要作用。早期地图的生产大都采用野外白纸测图;出现航空摄影测量新技术以后,1:5万、1:2.5万、1:1万地形图等,绝大多数采用航测成图技术;1:10万、1:25万以上比例尺地形图,大都采用较大的比例尺地形图编绘而成。这些生产地图的技术周期太长,一般15年,甚至20年【7】。生产出来的地图赶不上地物要素的变化。如果要对这种模拟地图进行更新,仍沿用过去的常规技术去做,更新生产周期依然很长,完全不能满足经济建设飞速发展的需求【8】。

目前,我国在完成基本比例尺测图的同时出现了地图更新的问题。九十年代,随着计算机技术、航天遥感技术和地理信息系统技术高速发展,我国测绘系统抓住机遇,提出加速传统测绘产业向现代化地理信息产业全面过渡和转变。在国内率先开展以3S技术为代表的数字化测绘技术,对传统测绘技术体系进行现代化改造【9】。

资源三号卫星的升空,在很大程度上可以解决我国高分辨率卫星影像依赖于西方发达国家的状况。从目前的资源三号卫星传输回来的数据分析,虽然在某些高山地区不能保证5m 的高程精度,但整体而言,对我们利用自己的卫星采集数据进行数字地形图更新是可行的,下面进行一些分析:从目前资源三号卫星运行维护及日常数据管理的部门(国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心)提供的数据来分析,资源三号卫星搭载的相机可以提供优于5m 地面分辨率的立体像对,从而在进行数字地形图更新时,资源三号卫星所摄制的卫星影像的精度可以达到测制要求【10】。

常规的航摄易受气候、机场调度、机场密度的影响,特别是高原及沙漠地区气流变化大,机场密度小,对稍纵即逝的好天气往往难以把握,资源三号卫星获取立体像对的独特方式则能较好地避开这些因素的影响【11】。因此,在影像的获取上,资源三号卫星较常规航摄具有更佳的时效性,也就为测绘生产提供了更好的保障。在数据获取的难易程度上,资源三号卫星所获取的立体影像显然优于航拍成图【12】。同时在数据获取广度及现势性方面,资源三号卫星可以在极短的时间内获取大量的目标区域的立体影像,而通过传统航飞的手段显然达不到这种速度。从而在现势性方面,通过资源三号卫星获取立体像对进行1:5 万地形图更新时,其优势不言而喻。中东部特别是东部沿海的发达省份由于经济发展迅速、地形地物变化较快,其对地形图的现势性要求较高,而通过资源三号卫星获取影像再进行地形图生产,这个时间间隔将比航拍手段节约一半以上。

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