Исследования геометрической точности космического снимка со спутника th-1

      Комментарии к записи Исследования геометрической точности космического снимка со спутника th-1 отключены

Исследования геометрической точности космического снимка со спутника th-1

И. В. Оньков

Цель работы — изучение геометрической точности космического снимка со спутника TH-1 (Китай) по наземным опорным и контрольным точкам, ортотрансформированного с применением цифровой модели рельефа (ЦМР) SRTM-3 [1] и коэффициентов рациональных полиномов RPC.

В табл. 1 представлены главные характеристики съемочной аппаратуры спутника TH-1, запущенного на орбиту 24 августа 2010 г. [2].

Таблица 1. Спутник TH-1. Главные характеристики съемочной аппаратуры

Режим съемки

Панхроматический (PAN) Мультиспектральный

Стерео (триплет)

Спектральный диапазон, мкм 0,51–0,69 0,43–0,52 (светло синий)

0,52–0,61 (зеленый)

0,61–0,69 (красный)

0,76–0,90 (ближний ИК)

0,51–0,69
Пространственное разрешение (в надире), м 2 10 5
Точность геопозиционирования, м CE90 = 25
Ширина полосы съемки, км 60 60 60
Периодичность съемки, дни 9
Возможность получения стереопары Да

Исходный снимок TH01–02_P201306090000001_1B_GFB_08_165_077, дата съемки 30.07.2012 г., в формате TIFF на заданную территории (Российская Федерация, Пермский край, г. Пермь), был предоставлен для изучения компанией «Совзонд».

Ортотрансформирование снимка (PAN-канал) выполнялось в программном комплексе  ENVI 4.8 без применения наземных опорных точек в совокупности координат WGS–84 проекций UTM–40. Размер пикселя растра на местности задавался равным 2,0 м. Высота геоида EGM96 над эллипсоидом WGS–84 для центра снимка была принята равной –3,2 м.

В качестве опорных и контрольных точек для изучения точности ортоснимка употреблялись четкие контуры объектов местности (опознаки), с уверенностью дешифрируемые на снимке, координаты которых определялись с применением двухчастотных GPS приемников с опорой на пункты триангуляции 1–3 классов в совокупности координат СК–42, 10 территория.

Преобразование координат опознаков из СК–42 в проекции и–84 систему UTM–40 выполнялась в соответствии с ГОСТ Р 51794–2008 [3]. Для исполнения изучений было использовано 52 опознака, неспециализированное размещение которых по полю снимка продемонстрировано на рис. 1.

Рис. 1. Схема размещения опознаков на снимке

Точность ортоснимка оценивалась по отклонениям измеренных на ортоснимке координат контрольных точек от их значений, определенных на местности геодезическими способами (GPS).

Изучения выполнены  для трех вариантов применения опорных и контрольных метода и точек геометрической коррекции растрового изображения снимка:

  1. без применения опорных точек, в этом случае все измеренные на ортоснимке точки рассматривались как контрольные;
  2. опорные точки употреблялись лишь для определения сдвига растра по осям координат без его трансформирования;
  3. опорные точки употреблялись для определения коэффициентов математической модели преобразования с целью геометрической коррекции растра и его последующего трансформирования.

Точность результатов измерений оценивалась следующими показателями:

  • систематические неточности (сдвиги по осям координат);
  • среднеквадратическая неточность RMSE;
  • средняя радиальная неточность MRE;
  • круговая неточность CE90;
  • большое значение радиальной неточности в выборке Rmax.

Оценка точности ортоснимка без применения наземных опорных точек 

Число контрольных точек —  52.

Отклонения координат на контрольных точках продемонстрированы на рис. 2. Показатели точности приведены в табл. 2

Рис. 2. Диаграмма рассеяния отклонений контрольных точек, первый вариант обработки

Таблица 2. Показатели точности ортоснимка

Показатель точности

Значение показателя

Сдвиг по X, м 7,95
Сдвиг по Y, м –20,13
Модуль сдвига, м 21,64
RMSE, м 21,99
MRE, м 21,80
CE90, м 25,43
Rmax, м 27,98

Оценка точности ортоснимка, скорректированного за сдвиги по осям координат по опорным точкам

Коррекция ортоснимка выполнялась по четырем опорным точкам, расположенным вблизи его центра. Число контрольных точек — 48.

Остаточные отклонения координат на контрольных точках по окончании коррекции сдвигов продемонстрированы на рис. 3. Показатели точности приведены в табл. 3.

Рис. 3. Диаграмма рассеяния отклонений контрольных точек, второй вариант обработки

Таблица 3. Показатели точности ортоснимка

Показатель точности

Значение показателя

Модуль остаточного систематического сдвига, м 2,11
RMSE, м 4,53
MRE, м 4,09
CE90, м 6,87
Rmax, м 9,05

Оценка точности ортоснимка, скорректированного по опорным точкам с применением преобразования гельметра 

Число опорных точек — 8 .

Число контрольных точек — 44.

Остаточные отклонения координат на контрольных точках  продемонстрированы на рис. 4. Показатели точности приведены в табл. 4.

Рис. 4. Диаграмма рассеяния отклонений контрольных точек, третий вариант обработки

Таблица 4. Показатели точности ортоснимка

Показатель точности

Значение показателя

Модуль остаточного систематического сдвига, м 2,65
RMSE, м 4,27
MRE, м 3,82
CE90, м 6,54
Rmax, м 7,24

Оценка точности ортоснимка, скорректированного по опорным точкам с применением аффинного преобразования 

Число опорных точек — 12 .

Число контрольных точек — 40

Остаточные отклонения координат на контрольных точках продемонстрированы на рис. 5. Показатели точности приведены в табл. 5.

Рис. 5. Диаграмма рассеяния отклонений контрольных точек, четвертый вариант обработки

Таблица 5. Показатели точности ортоснимка

Показатель точности

Значение показателя

Модуль остаточного систематического сдвига, м 1,25
RMSE, м 3,67
MRE, м 3,26
CE90, м 5,87
Rmax, м 7,75

Заключение

По итогам тестирования геометрической точности снимка TH-1 (PAN-канал), ортотрансформированного в программном комплексе ENVI 4.8 с применением ЦМР SRTM–3 и модели камеры, заданной в виде RPC коэффициентов, возможно сделать следующие предварительные выводы:

  1. Геометрическая точность ортоснимка без применения наземных опорных точек по показателю CE90 составила 25,43 м, что незначительно превышает заявленную производителем точность 25 м.
  2. Геометрическая точность ортоснимка с применением 4–8–12 опорных коррекции и точек растра с применением преобразования сдвига, преобразования Гельмерта и аффинного преобразования; геометрическая точность снимка по критерию средней неточности составила 4,09 м, 3,82 м и 3,26 м соответственно, и удовлетворяет требованиям к точности фотопланов масштаба 1:10 000, установленным Инструкцией по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических планов и карт [4].

Перечень литературы:

  1. http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/SRTM3/Eurasia/
  2. Дворкин Б. А., Дудкин С. А. Новейшие и перспективные спутники дистанционного зондирования Почвы. – М.: ГЕОМАТИКА, 2013., №2 – с. 16–39.
  3. ГОСТ Р. 51794-2008 ? Глобальные навигационные спутниковые совокупности. Совокупности координат. Способы преобразований координат определяемых точек. –М.: Стандартинформ, 2009. –19 с.
  4. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических планов и карт. – М.: ЦНИИГАиК, 2002. –48 с.

#Ангелы : съёмка со спутника


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: