高解析度卫星影像之定位精度研究

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1、高解析度衛星影像之定位精度研究林義乾指導教授：趙建哲老師一、研究動機：近年來遙測技術的發展快速，空間解析度從稍早以前SPOT1~4全色態影像的10米空間解析度，至今QUCIKBIRD已可達到次米級（全色態0.61~0.72m）之高解析度，雖然相較於航空攝影測量之空間解析度仍有一段差距，但衛星影像具有取得快速，且衛星行徑有一定的規律，並可由地面基地台直接控制衛星感測器掃描範圍，不需傳統航測之航線規劃過程，對於同樣大小之區域，衛星感測器之姿態變化相對於空載像機之變化為小，此外高解析度衛星影像皆採用推掃式（push-broom）掃描，僅於y方向會產生幾何變形。縱上

2、所論，高解析度衛星影像（HighResolutionSatelliteImagery,HRSI）具有較穩定和效率較高等優勢，對於大比例尺製圖方面的應用理論上較傳統航測便利，因此透過分析HRSI的定位精度，即可探討其可用於何種比例尺的製圖。二、研究目的：根據目前已有之方法，分析各高解析度衛星可達之最高定位精度。並預期能找出提升定位精度之方法。三、高解析度衛星介紹：近年來，許多國家陸續發射高解析度衛星，自1999年9月24日IKONOS商用高解析度衛星發射升空之後，高解析度衛星影像（HighResolutionSatelliteImagery,HRSI）邁入一米

3、解像力的紀元，此後2000年QUICKBIRDⅡ更達到次米級之解析度，而今年我國也於5月21日發射了華衛二號，號稱可達兩米之解析度（全色態影像），另外較早發射的SPOT5、EROS等，也都有2.5米以上之解析度（SPOT5於super-mode下可達2.5米解析度，EROS在兩米左右），由於目前對HRSI並無清楚的定義，且因各種應用而會對要求的解像力有所不同，本研究著重於定位精度，因此選定上述幾顆衛星加以探討，以下為各衛星的基本資料及用於定位研究所需之相關資料介紹。1.高解析度衛星基本資料：衛星SPOT5（HRG）ROCSATⅡEROSA1IKONOSQUI

4、CKBIRD焦距（m)1.0822.8983.4108.839衛星高度（km）822891480681450成像方式推掃式(push-broom)推掃式(push-broom)推掃式(push-broom)推掃式(push-broom)推掃式(push-broom)掃描模式同步取樣同步取樣非同步取樣同步取樣同步取樣獲得立體像對方式同軌道或跨軌道跨軌道同軌道或跨軌道同軌道或跨軌道同軌道或跨軌道感測器間最大夾角/（deg）同軌道：27同軌道：45同軌道：26跨軌道：45同軌道：25掃描寬度2×60km24km12.5km11km16.5km空間解析度（m）XS：

5、10PAN：2.5or5XS：8PAN：2PAN：1.8XS：4PAN：1XS：2.44~2.88PAN：0.61~0.72輻射解析力PAN：0.49~0.69B1：0.50~0.59B2：0.61~0.68B3：0.78~0.89SWIR：1.58~1.75PAN：0.45~0.90XS：0.45~0.520.52~0.600.63~0.690.76~0.90PAN：0.5~0.9PAN：0.45~0.90XS：0.45~0.520.52~0.600.63~0.690.76~0.90PAN：0.45~0.90XS：0.45~0.520.52~0.600.6

6、3~0.690.76~0.90資料型態8Bits11Bits11Bits11Bits衛星軌道種類太陽同步衛星太陽同步衛星太陽同步衛星太陽同步衛星太陽同步衛星衛星軌道與赤道交角98.7度97.3度98.1度98度衛星軌道參數提供預計不提供提供目前不提供提供衛星軌道週期101.4mins26days15.3圈/天98mins14.6圈/天93.5mins飛行速度7.4km/sec6.79km/sec表1－高解析度衛星基本資料比較表其中EROSA1之掃描模式為非同步取樣（Asynchronous），其掃描速率約為750lines/sec，而同步取樣與非同步取樣之差

7、異如下圖：圖1－同步取樣與非同步取樣另外IKONOS衛星採用三線式立體成像系統，擁有3排CCD陣列感測器，分別可向前（fore）、向下（nadir）、向後（aft）掃瞄成像。當衛星在軌道上行進時，如下圖2，前視，底視及後視之掃描器分別對地面掃描成像，由此類似航帶攝影之方式，可獲得前後重疊之影像已組成立體模型，以提供後續之應用[李茂園,2001]。圖2－三線式影像成像方法圖3－三線式掃描器立體成像原理及座標系統定義1.各衛星之影像處理等級：lSPOT5：以中央大學太空遙測中心公佈之資料為主。處理等級說明原始影像(等級1A、1B-相對於原等級1、4)『原始影像』

8、是指將最原始所接收到的資料進行輻射方面之相對及絕對校