卫星遥感图像处理几何精度分析评价.pdf

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1、2005年中国科协学术年会论文集卫星遥感图像处理几何精度分析评价⒈⒉蒲体信吴敏宁（⒈四川省国土勘测规划研究院，成都610031；⒉成都市国土资源局，成都610031）摘要：本文通过高分辨率卫星遥感图像几何校正的多种方法试验结果，分析阐述了在不同基础控制精度、不同地面控制点数量等条件下，遥感图像的几何、正射纠正的制图精度。对提高卫星遥感图像几何校正精度，具有一定参考价值。关键词：卫星遥感控制点图像校正几何精度一、引言进入新世纪以来，随着信息技术的快速发展，卫星遥感技术得到了突破性进展，特别是近几年法国的SPOT5、美国的QUOIKBIRD、I

2、KONOS高分辨率卫星遥感数据产品面世后，卫星遥感数据在国民经济各个行业及领域得到广泛应用，促进了各应用行业的科技进步和管理水平，并产生了良好的社会、经济效益。高分辨率卫星遥感在国土资源调查评价、土地利用动态监测、土地变更调查以及中大比例尺地形图测绘等方面已得到初步应用，取得了可喜的成［1］果。高分辨率卫星遥感图像具有信息内容丰富，现势性强、调查和成图周期短、成本低的优势,是当前地图更新和国土资源调查、监测、规划首选的信息数据源，具有广泛的应用前景。高分辨率卫星遥感在国土资源调查、动态监测、土地变更调查以及地形图测绘等方面应用，需要经过专业

3、的各种影像增强处理、分类信息提取、遥感解译、面积平差计算统计、野外检查、综合分析等，然后按不同专业的国家标准分别制作成专题系列图，并建立图形、图像、专业属性数据建库及集成地理信息系统，对地面上具体地块的定位、定量精度要求较高。遥感图像的形成，由于受诸多因素如遥感平台位置和运动状态变化、地形起伏、地球表面曲率的影响，在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变。遥感影像的总体变形是平移、缩放、旋转、偏扭、变曲及其它多变形综合影响的结果。产生畸变的图像不能直接用于定位和定量分析。遥感数据接收

4、后，首先由接收单位对遥感平台、地球传感器的各种参数进行部分处理和校正，但仍满足不［2］了用户的要求，需要作进一步的几何校正或正射校正。目前主要采用两种数学模型对遥感影像进行几何精度校正。平坦地区或地面高差较小的522卫星遥感图像处理几何精度分析评价卫星影像，一般采用二维多项式模型；地面起伏较大不能满足定量分析或制图精度的卫星影像，采用三维数字微分纠正模型。二维多项式模型近似地描述了影像纠正前后的坐标关系，并利用控制点的图像坐标和理论坐标（控制点的实测坐标或地形图上坐标），按最小二乘原理［3］求解出多项式中的系数，然后以此多项式对图像进行几何

5、纠正。三维数字微分纠正模型是利用数字高程模型（DEM）进行数字微分纠正，通过对图像上因地面起伏引起的像点位移进行逐点改正，得到影像比例尺完全一致的正射影像。大量实践证明，遥感影像的几何校正精度与地面控制点的位置、数量、定位精度等级有关，与遥感影像的分辨率有关，与数字高程模型（DEM）精度有关。二、不同控制布点数量几何校正精度分析（一）Quickbird图像二维校正航空摄影测量控制布点实践表明，航空摄影测量的几何精度与控制点本身精度等级、布点位置及布点数量密切相关，控制点数量并不是越多越好，控制点只要保证必需的位置分布和保持一定数量就可以了，

6、数量太多增大野外作业成本，数量太少不能满足成图精度要求。同样,卫星遥感图像的几何校正精度与控制点的精度等级、布点位置及布点数量有关，采用二维多项式模型最少需要4个控制点，为了增加多余观测条件，以检核粗差，一般布设的控制点数量不少于9个。下面是我们对一景范围内Quickbird遥感图像,布设了25个GPS点，分别按10个、15个、20个GPS像控点和15个、10个、5个检查点三种方案，采用二维多项式模型进行校正的精度统计结果。表1不同控制点数量几何校正中误差比较实地（m）图上（mm）控制点数量△X△Y△S1∶5千1∶2千10个GPS点0.89

7、12.2242.3960.4791.19815个GPS点0.9042.3992.5670.5131.28320个GPS点0.8022.2612.4170.4831.2085232005年中国科协学术年会论文集不同控制点数量几何校正中误差比较图3.0002.00010个GPS点15个GPS点1.00020个GPS点0.000△X△Y△S图1不同控制点数量几何校正中误差比较图从表1、图1中三种不同控制布点几何校正中误差统计图、表看，10个、15个、20个GPS像控点△X中误差均小于1.0米,△Y中误差均小于2.4米，平面距离△S中误差均小于2.

8、6差。三种不同控制布点方案在坐标X、Y方向和平面距离的误差值差异很小，分别为0.10米、0.175米、0.171米，这说明从10个控制点增加到20个控制点，遥感图像几何精度并没有