Исследование геометрической точности продукта рпд10

      Комментарии к записи Исследование геометрической точности продукта рпд10 отключены

Исследование геометрической точности продукта рпд10

И. В. Оньков

Компания «Совзонд» продолжает выпуск продукта на базе космических снимков большого и очень высокого разрешения — комплекты региональных пространственных данных (РПД), к главным преимуществам которого возможно отнести низкую цена, отсутствие необходимости предстоящей фотограмметрической ограничений и обработки на лицензирование применения данных [1].

Предлагаются два вида продукта — РПД10 и РПД25, соответствующие по точности в плане топографическим картам масштаба 1 : 10 000 и 1 : 25 000 соответственно на равнинные территории.

Данные для РПД — космические снимки Почвы большого и очень высокого разрешения (0,5–5 м), ортотрансформированные с применением цифровой модели рельефа (ЦМР) Почвы SRTM.

В данной работе выполнено изучение геометрической точности продукта РПД10 на территорию города Перми, созданного на базе космического снимка со спутника WorldView-2. В набор поставки входят два растровых RGB- и PAN-изображения в формате JPEG2000 с размером пикселя на местности 0,5 м в совокупности координат WGS-84 и проекции UTM-40 (рис. 1).

Рис. 1. Растровые RGB- и PAN-изображения продукта РПД10 на г. Пермь

Геометрическая точность продукта оценивалась по трем показателям:

  • параметры сдвига, масштаба и разворота изображения относительно системы координат WGS-84;
  • неточности координат контрольных точек относительно системы координат WGS-84;
  • неточности обоюдного положения ближайших строений и контуров зданий.

В качестве наземных контрольных точек принимались контуры местности, прекрасно опознаваемые на изображении, геодезические координаты которых определялись с применением двухчастотных GPS- приемников с опорой на пункты триангуляции 2–3 классов в совокупности координат СК42 и Балтийской совокупности высот.

Преобразование координат контрольных точек из совокупности СК-42 в WGS-84 выполнялось в соответствии с ГОСТ Р 51794- 2008 [2].

Всего для изучения точности было принято 60 контрольных точек, неспециализированное пространственное размещение которых продемонстрировано на рис. 2. Характерные примеры выбора контуров наземных контрольных точек продемонстрированы на рис. 3.

Рис. 2. Схема размещения наземных контрольных точек

Рис. 3. Примеры выбора контуров наземных контрольных точек

Измерение координат контрольных точек на RGB- и PAN-изображениях РПД10 г. Перми проводилось в программном комплексе ENVI 4.8 с дискретностью 0,2 пикселя растра (0,1 м на местности).

Исходными данными для оценки точности продукта помогали отклонения измеренных на изображениях координат контрольных точек Xi , Yi от их значений Xi , Yi , определенных на местности геодезическими способами: DXi = Xi — Xi , DYi = Yi — Yi , и модуль отклонения (радиальная неточность положения):

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ СДВИГА, МАСШТАБА и РАЗВОРОТА ИЗОБРАЖЕНИЯ РПД10 Довольно СОВОКУПНОСТИ КООРДИНАТ WGS-84

Величины четырех параметров преобразования координат растрового изображения РПД10 — сдвига, масштабного коэффициента и угла разворота относительно системы координат WGS-84 — оценивались из преобразования Гельмерта в геометрической форме по координатам контрольных точек.

Полученные значения геометрических параметров преобразования Гельмерта для RGB- и PAN-изображений приведены в табл. 1.

Таблица 1. Геометрические параметры преобразования Гельмерта

Параметры

 Значения параметров
RGB

PAN
Сдвиг ?X, м 2,14 2,29
Сдвиг ?Y, м -1,72 -1,62
Модуль сдвига, м 2,75 2,81
Угол разворота ?, с. дуги -1,2 — 3,7
Коэффициент масштаба, m 1,000013 1,000013

Оценки параметров преобразования выполнялись по способу мельчайших квадратов. Остаточные средние квадратические неточности по итогам обработки составили 0,53 м и 0,55 м для RGB- и PAN-изображений соответственно.

Отклонения взятых масштаба параметров и значений разворота от их номинальных значений (? = 0; m = 1,0) находятся на уровне неточностей измерения снимка и говорят об высокой точности ориентирования и масштабирования продукта РПД10 относительно системы координат WGS-84 в проекции UTM-40.

ОЦЕНКА НЕТОЧНОСТЕЙ КООРДИНАТ КОНТРОЛЬНЫХ ТОЧЕК Довольно СОВОКУПНОСТИ КООРДИНАТ WGS-84

Главными показателями точности помогали следующие статистические характеристики:

  • средние квадратические неточности RMSE (Root Mean Square Error) по осям координат RMSEX, RMSEY и в плане RMSEXY:
  • средняя радиальная неточность (Mean Radial Error):
  • большая радиальная неточность DRmax;
  • круговая возможная неточность CE90 (Circular Error).

Полученные значения неточностей РПД10 относительно системы координат WGS-84, проекции UTM-40 приведены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели геометрической точности

Неточности

 Значения неточностей
RGB

PAN
Средние квадратические:

RMSEx , м

RMSEy , м

RMSEr , м

 2,22

1,76

2,83

 2,36

1,71

2,92
Средняя радиальная MRE, м 2,80 2,89
Круговая CE90, м 3,49 3,60
Большая радиальная DRmax, м 4,10 4,51

На рис. 4 приведена геометрическая интерпретация неточностей контрольных точек для RGB (красный цвет) и PAN (черный цвет) и соответствующие им окружности радиусом CE90.

Рис. 4. Геометрическая интерпретация неточностей контрольных точек

В соответствии с инструкцией по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических планов и карт средние величины погрешностей в плановом положении контрольных точек не должны быть больше в масштабе создаваемого фотоплана 0,5 мм в равнинных и всхолмленных районах [3].

Полученные по итогам выполненного изучения значения средней радиальной неточности для RGB-изображения 2,8 м и PAN- изображения 2,89 м не превышают допустимого значения 5 м для масштаба 1:10 000, причем 90% радиальных неточностей контрольных точек не превышают 3,6 м, и по геометрической точности соответствует требованиям, предъявляемым к фотопланам масштаба 1:10 000.

направляться также подчернуть, что полученные размеры круговых неточностей CE90 не превышают допустимого значения 6,5 м без коррекции по наземным опорным точкам, заявленного поставщиком снимков WorldView-2 [4].

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОБОЮДНОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОНТУРОВ

Главным критерием точности топографических замыслов (фотопланов) больших масштабов на застроенных территориях есть неточность обоюдного положения ближайших контуров с четкими очертаниями [5, 6].

Оценка точности обоюдного положения контуров выполнялась по отклонениям измеренных на оцифрованном растре РПД10 SРПД расстояний между ближайшими контурными точками от их значений SМАР, снятых с цифрового топографического замысла города масштаба 1:1 000:

В качестве контурных точек выбирались углы капитальных сооружений и зданий на участке территории города с многоэтажной застройкой. Примеры выбора контуров при оценке точности обоюдных расстояний на РПД10 и топографическом замысле города приведены на рис. 5.

Рис. 5. Примеры выбора контуров при оценке точности обоюдных расстояний

Показателями точности помогали следующие неточности:

  • средняя квадратическая RMSEs
  • средняя полная MAEs
  • линейная LE90;
  • большая Max?S.

Всего на RGB-изображении РПД10 и цифровом топоплане города Перми масштаба 1:1000 было измерено 113 обоюдных расстояний между углами ближайших сооружений и зданий в промежутке от 10 до 90 м.

Полученные значения неточностей обоюдных расстояний приведены в табл. 3.

Таблица 3. Неточности обоюдных расстояний

Неточности

Значения неточностей, м
Средняя квадратическая RMSEs 0,87
Линейная LE90 0,71
Средняя безотносительная MAEs 1,53
Большая Max?S 1,84

Примечание: величина систематической разности расстояний, равная 0,09 м, при подсчете неточностей не исключалась.

В соответствии с главными положениями по созданию топографических замыслов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 на территориях с капитальной и многоэтажной застройкой неточности во обоюдном положении на замысле точек близлежащих ответственных контуров (капитальных сооружений, строений и т. п.) не должны быть больше 0,4 мм [5]. Подобные требования к точности обоюдного положения ближайших контуров на фотопланах застроенных территорий установлены и в инструкции по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 [6].

Полученное по итогам выполненного изучения значение большой по полной величине неточности 1,84 м не превышает допустимого значения 2 м для масштаба 1:5000, причем 90% неточностей обоюдных расстояний не превышают 1,53 м, и по точности обоюдного положения контуров соответствует требованиям, предъявляемым к фотопланам масштаба 1:5000.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Так, предоставленный на изучение продукт РПД10-Пермь в виде двух растровых RGB- и PAN-изображений с разрешением 0,5 м в совокупности координат WGS-84 проекции UTM-40 соответствует по геометрической точности требованиям, предъявляемым к фотопланам масштаба 1:10 000 (по точности обоюдного положения контуров — масштаба 1:5000) и возможно использован для обновления и составления контурной части карт и планов, а также в качестве картографической базы ГИС соответствующего масштаба.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. С. В. Любимцева. Комплекты региональных пространственных данных – база для применения в геоинформационной совокупности // Геоматика. –2014. –№1. –С. 12–16.
  2. ГОСТ Р. 51794-2008 — Глобальные навигационные спутниковые совокупности. Совокупности координат. Способы преобразований координат определяемых точек. – М.: Стандартинформ, 2009. –19 с.
  3. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографи- ческих планов и карт. – М.: ЦНИИГАиК, 2002. – 48 с.
  4. http://www.digitalglobe.com
  5. Главные положения по созданию топог- рафических замыслов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. ГУГК при Совете министров СССР. – М.: Недра, 1979. –21 с.
  6. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. ГУГК при Совете министров СССР. – М.: Недра, 1985. –152 с.

Разведопрос: Клим Жуков про средневековое оружие


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: