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国土资源遥感  2019, Vol. 31 Issue (1): 125-132    DOI: 10.6046/gtzyyg.2019.01.17
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多源国产高分卫星联合区域网平差精度分析研究
张伟, 齐建伟(), 陈颖, 韩旭
中国自然资源航空物探遥感中心,北京 100083
A study of block adjustment of domestic multi-source high resolution satellite images
Wei ZHANG, Jianwei QI(), Ying CHEN, Xu HAN
China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Natural Resources, Beijing 100083, China
全文: PDF(3270 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

多源数据联合平差不仅可以保证异源数据之间的接边精度,还可提高整体区域网的稳定程度,精度分析是多源联合平差的重要保障。随着国产卫星传感器类型的日益丰富,多源联合平差逐步应用于国产卫星数据,然而基于此方面的精度分析和其对单源数据平差产生影响等方面的研究相对缺乏。为此,以国产高空间分辨率卫星数据为研究对象,构建基于有理多项式 (rational polynomial coefficient,RPC)的多源数据联合区域网平差模型,并对重庆市西部地区的高分一号(GF-1)、高分二号(GF-2)和资源三号(ZY-3)卫星数据进行多源联合区域网平差试验,通过设计不同控制点布设策略、统计平差结果的精度,综合分析不同方案下区域网平差对系统误差的改正效果及对单源数据产生的影响。试验结果表明,基于国产高分卫星的多源联合区域网平差方法可行,并对单源平差精度产生了积极作用。

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张伟
齐建伟
陈颖
韩旭
关键词 国产高分卫星多源数据区域网平差有理函数模型精度分析    
Abstract

Error precision analysis is the important guarantee of block adjustment (BA) of multi-source remote sensing data, because it not only guarantees the edge accuracy of different source data, but also improves the stability of the whole regional network adjustment. With the development of the domestic satellite, the multi-source BA has been applied to it; however, the research on precision analysis of multi-source BA and the relationship between multi-source and single-source BA is relatively deficient. According to RPC (rational polynomial coefficient), an experiment that has constructed the multi-source BA model of multi-source remote sensing data based on domestic satellite (GF-1, GF-2, ZY-3) of Chongqing area was carried out in this paper, where a series of effects of BA to correct the systematic errors and the relationship between multi-source and single-source BA were in-depth analyzed under the different plans of control points. The results show that the BA of domestic multi-source high resolution satellite images is feasible, which can also improve the accuracy for single-source BA.

Key wordsdomestic high resolution satellite images    multi-source remote sensing data    block adjustment    rational function mode    error precision analysis
收稿日期: 2017-10-16      出版日期: 2019-03-15
:  TP79  
基金资助:中国地质调查局地质调查项目“国产卫星数据质量改进与地质矿产综合应用示范”资助(121201203000160007)
通讯作者: 齐建伟
作者简介: 张 伟(1988-),男,助理工程师,主要从事国产卫星数据处理软件开发与相关算法研究。Email: dave6806@163.com
引用本文:   
张伟, 齐建伟, 陈颖, 韩旭. 多源国产高分卫星联合区域网平差精度分析研究[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(1): 125-132.
Wei ZHANG, Jianwei QI, Ying CHEN, Xu HAN. A study of block adjustment of domestic multi-source high resolution satellite images. Remote Sensing for Land & Resources, 2019, 31(1): 125-132.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2019.01.17      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2019/V31/I1/125
Fig.1  试验数据分布图
策略名称 布控策略描述
策略1 没有控制点,仅依靠初始RPC模型精度
策略2 中心单点布控,控制点1个
策略3 周边四角点布控+中心控制点,控制点5个
策略4 周边匀均增加控制点,控制点9个
策略5 周边均匀增加控制点,控制点30个
策略6 中心及周边均匀增加控制点,控制点60个
策略7 均匀增加控制点,控制点100个
策略8 进一步均匀增加控制点,控制点160个
策略9 全部为控制点,参与定向,控制点176个
Tab.1  多源联合平差控制点部署策略
策略名称 策略描述 卫星类型
GF-1 GF-2 ZY-3
策略1 无控定向 0 0 0
策略2 中心单点布控 1 1 1
策略3 周围四角点+中心单点 5 5 5
策略4 周边均匀增加 9 9 9
策略5 继续扩充周边控制点 18 18 15
策略6 中心及周边均匀增加控制点 30 30 19
策略7 整体均匀增加控制点 44 45 23
策略8 进一步均匀增加控制点 60 60 27
策略9 全部作为控制点 70 77 29
Tab.2  单源平差与多源联合平差的控制点部署策略
控制策略 定向控制点RMSE 检查点RMSE
点数 X Y 点数 X Y
策略1 0 0 0 176 108.523 13.435
策略2 1 44.511 4.38 175 57.421 10.887
策略3 5 15.472 2.457 171 25.832 7.238
策略4 9 10.051 2.129 167 17.106 5.767
策略5 30 5.025 4.818 146 7.033 4.009
策略6 60 4.732 4.365 116 5.685 3.683
策略7 100 4.401 3.872 76 5.521 3.277
策略8 160 4.747 3.612 16 4.803 2.300
策略9 176 4.051 2.980 0 0 0
Tab.3  不同控制点部署策略下的多源数据联合平差定向精度
卫星数据处理方案 连接点RMSE
点数 X Y
GF-1单一数据源 1 017 0.12 0.14
GF-2单一数据源 1 158 0.13 0.24
ZY-3单一数据源 126 0.09 0.08
GF-1/GF-2/ZY-3多源 4 080 0.16 0.27
  不同试验方案下的连接点精度
Fig.2  不同控制点策略对应多源联合平差结果的影响
Fig.3  多源联合平差控制点和检查点的残差分布图
控制
策略
点个数 GF-1单源平差 多源平差(GF-2/ZY-3)
GCP CP RMSE_X RMSE_Y RMSE_X RMSE_Y
策略1 0 70 144.553 24.493 107.051 14.787
策略2 1 69 54.835 11.067 49.096 6.126
策略3 5 65 22.659 7.205 24.05 4.989
策略4 9 61 10.488 5.432 11.629 4.733
策略5 18 52 4.581 4.103 6.851 4.503
策略6 30 40 4.023 3.000 5.573 3.673
策略7 44 26 4.082 3.034 4.34 3.362
策略8 60 10 3.342 2.522 2.934 2.488
策略9 70 0 0 0 0 0
Tab.5  GF-1单源平差、多源联合平差定向精度
控制
策略
点个数 GF-2单源平差 多源平差(GF-1/ZY-3)
GCP CP RMSE_X RMSE_Y RMSE_X RMSE_Y
策略1 0 77 85.541 43.059 109.163 14.787
策略2 1 76 34.202 16.917 54.41 6.771
策略3 5 72 22.659 7.205 18.401 3.109
策略4 9 68 13.574 4.292 11.477 3.727
策略5 18 59 6.409 3.053 6.826 2.797
策略6 30 47 5.409 2.482 5.621 2.592
策略7 45 32 5.042 2.474 4.949 2.430
策略8 60 17 5.395 2.789 5.280 2.526
策略9 77 0 0 0 0 0
Tab.6  GF-2单源平差、多源联合平差定向精度
控制
策略
点个数 ZY-3单源平差 多源平差(GF-1/GF-2)
GCP CP RMSE_X RMSE_Y RMSE_X RMSE_Y
策略1 0 29 96.366 20.664 106.013 19.919
策略2 1 28 15.503 5.439 53.528 5.985
策略3 5 24 5.790 3.927 24.322 4.704
策略4 9 20 3.916 2.373 9.904 3.066
策略5 15 14 2.803 2.778 7.303 3.024
策略6 19 10 3.248 2.459 6.376 2.877
策略7 23 6 3.029 2.079 5.051 2.562
策略8 27 2 0.435 1.801 3.882 1.999
策略9 29 0 0 0 0 0
Tab.7  ZY-3单源平差、多源联合平差定向精度
Fig.4  不同布控方案下的GF-1单源平差、多源联合平差结果的影响
Fig.5  不同布控方案下的GF-2单源平差、多源联合平差结果的影响
Fig.6  不同布控方案下的ZY-3单源平差、多源联合平差结果的影响
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