Технология обработки снимков перспективного ка «канопус-в» в цфс «фотомод»

      Комментарии к записи Технология обработки снимков перспективного ка «канопус-в» в цфс «фотомод» отключены

Технология обработки снимков перспективного ка «канопус-в» в цфс «фотомод»

В Российской Федерации существует недочёт своевременных данных дистанционного зондирования почвы. Исходя из этого запуск  КА «Канопус-В» разрешит пользователям решать следующие задачи:

  • Мониторинг техногенных и природных ЧС.
  • Картографирование.
  • Обнаружение очагов лесных пожаров, больших выбросов загрязняющих веществ в природную среду.
  • Регистрация аномальных явлений для изучения возможности прогнозирования землетрясений.
  • Мониторинг сельскохозяйственной деятельности, водных и прибрежных ресурсов.
  • Землепользование.
  • Высокооперативное наблюдение заданных районов земной поверхности.

Для решения этих задач нужно обеспечить своевременное создание ортофотопланов. Компанией «Иннотер» была создана разработка обработки снимков в ЦФС «Фотомод» с учетом изюминок КА «Канопус-В».

Запуск спутника  запланирован на декабрь  2011 года с  космодрома  Байконур.  Он будет выведен на   солнечно-синхронную орбиту, высотой 510 км.  Такая орбита была выбрана чтобы получить снимки с проработкой деталей и лучшим уровнем освещённости. Схема съемки КА продемонстрирована на рисунке 1.

Рис.1 Схема съемки КА «Канопус-В»

Благодаря громадным углам разворота КА  полоса обзора образовывает 920 км. При данных параметрах орбиты территория радиовидимости составит 1200 км.  Главные характеристики КА  представлены в таблице 1.

Таблица.1. Главные характеристики КА «Канопус-В» 

Размер КА, м?м

0.9?0.75

Масса КА

450 кг

Масса нужной нагрузки, кг

110

Орбита:

высота, км

наклонение, град

период обращения, мин

время пересечения экватора, час

Солнечно-синхронная утренняя

510

98

94,74

10:30 – 11:00

Платформа:
углы отклонения (по тангажу и крену), град
точность ориентации, угл.мин
точность стабилизации, град/сек

от -40° до  40°

5

0,001

Период повторного наблюдения, дни

15

Средняя за сутки мощность, Вт

300

Срок активного существования, лет

5-7

На борту КА установлены: 

  • комплекс целевой аппаратуры (КЦА);
  • бортовая информационная совокупность (БИС);
  • радиолиния передачи информации (РЛЦИ);
  • служебная платформа.

В состав БИС входит   энергонезависимое бортовое запоминающее устройство (БЗУ) количеством 2х24ГБ, снабжающего как хранение видеоинформации на срок не меньше 5 дней,  так и буферирование ее в режиме яркой передачи по каналу РЛЦИ. Главные характеристики РЛЦИ представлены таблице 2. 

Табл.2. Главные характеристики РЛЦИ

Диапазон рабочих частот, МГц

8048 — 8381,5

Количество каналов передачи

2

Скорость передачи данных, Мбит/с

61,4…122,88

В состав КЦА входят две съемочные совокупности: 

  • панхроматическая съемочная совокупность (ПСС);
  • многозональная съемочная совокупность (МСС) снабжает получение изображения в четырех территориях спектра.

Съемка может проводиться как в один момент в панхроматическом и  многозональном режимах, так и при разных комбинациях отдельных спектральных территорий впредь до съемки в одной спектральной территории. Главные характеристики ПСС и МСС представлены в таблице 3. 

Таблица.3. Главные характеристики ПСС и МСС

Главные характеристики

ПСС

МСС

Количество спектральных каналов

1

4

Спектральные диапазоны

(по уровню 0,5), мкм

Панхроматический  (0,52 – 0,85)

светло синий (0,54-0,6)
Зеленый(0,63-0,69)
Красный (0,69-0,72)
Ближний ИК (0,75-0,86)

Фокусное расстояние, мм

1797,5

359,5

Относительное отверстие

1:10,3

1:5,6

Светопропускание

0,7

0,6 – 0,8

размер матрицы (пиксель)

1920х985

1920х985

При съемке в надир:

Полоса захвата, км

Геометрическое разрешение, м

Линейное разрешение на местности в зачетных условиях, м

23,3

2,1

2,7

20,1

10,5

12

Площадь, снимаемая одномоментно, км

45,3 (6 фрагментов кадра)

195

Проекция на Землю снимков МСС и ПСС представлена на рисунке 2.

Рис.2. Проекция на Землю снимков МСС и ПСС

При разработке разработки обработки снимков КА  «Канопуса-В» компанией «Иннотер», максимально учитывались изюминке КЦА. Для чего были созданы модельные снимки (МС) по геометрической модели съемочной совокупности.  Были совершены оценки точности созданного ортофотоплана предельно вероятной   и с учетом неточностей навигационной совокупности.

Ответ этих задач осуществлялось методом моделирования съемочных маршрутов КА «Канопус-В». Для  создания МС был использован  снимок Ресурс-ДК на территорию экспериментального тестового полигона, перепады высот на котором достигают 400м.  Наземные опорные точки для построения, измеренные с дециметровой точностью (сигма = 0.2m) были забраны с тестового полигона, числом 180 точек.

По снимку Ресурс-ДК с применением цифровой модели рельефа (ЦМР), согласно данным SRTM (Shuttle radar topographic mission)  был выстроен ортофотоплан, с размером  пикселя – 1м и со среднеквадратической точностью  трансформирования (СКО) – 2,11м.   Ортофотоплан, выстроенный посредством программы Ортомап    послужил базой для модельных снимков КА «Канопуса-В».  Формирование же  самих МС и расчет коэффициентов рациональных полиномов (RPC)   осуществлялось посредством пакета программ «Неогеосат».

МС были созданы с учетом неточностей, вносимых навигационной совокупностью, т.е. созданы условия, приближенные к настоящим.

Для проекта  были использованы лишь снимки с панхроматической камеры. Так как матрицы ПСС не перекрываются, то для обеспечения полного покрытия  испытательного участка  из МС было создано восемь  маршрутов, снимки в которых смещаются по мере перемещения спутника по орбите. На рисунке 3 представлены маршруты из модельных снимков ПСС.

Рис.3 маршруты из модельных снимков ПСС

Были созданы ортофотопланы на  различных этапах  уравнивания и совершён анализ точностей взятых ортофото. Для построения ортофотопланов были использованы:

  • Модельные снимки с разрешением 2м;
  • Наземные опорные точки, числом 170 точек;
  • ЦМР согласно данным SRTM.  

Для уравнивания блока снимков были поставлены связующие точки в автоматическом режиме, с контролем автокорреляции.

Внешнее ориентирование блоков снимков проводилось по  метаданным (RPC) и  опорным точкам, число которых варьировалось от 1до 160. Точность ориентирования оценивалась  по 10 контрольным точкам.  Результаты уравнивания (см. рисунок  5) продемонстрировали, что при добавлении малого количества точек быстро возрастает точность, за счет компенсации  систематических неточностей.

Предстоящее повышение количества опорных точек ведет к плавному повышению точности.   

Рис.4. Оценка точности уравнивания

Ортофотопланы были созданы по итогам уравнивания маршрутной съемки с применением 160 опорных точек.  Для  создания ортофотопланов в качестве ЦМР употреблялись эти SRTM.  Точность  данной матрицы высот оценивается в 20 м  и может привести к плановому смещению  точек (СКО) —  17м.

 Области трансформирования для построения мозаики  были созданы в автоматическом режиме. Размер пикселя ортофотоплана  задавался равным 2 м.

Первичный контроль ортофотоплана был выполнен по всем точкам, имеющимся в проекте и кроме этого на протяжении линий порезов. Результаты  контроля точности для совершенного  и настоящего случая съемки представлены в  таблице 4.

Табл.4. Контроль точности мозаики

Контроль точности мозаики

по опорным и контрольным точкам (м)

на протяжении линии порезов (м)

МАХ

12,8

5,0

СКО

3,4

2,6

Для оценки  точности взятых ортофотопланов по приведённой разработке был выполнен кроме этого контроль по свободным контрольным  точкам: большие (мах) расхождения составили – 5,53м, СКО – 3,37м.

Выводы

Использование ЦФС Фотомод для обработки снимков КА Канопус-В разрешает в всецело автоматическом режиме измерять связующие точки для уравнивания блока. Кроме этого,  при создании мозаики области трансформирования строятся машинально. Что разрешило расширить скорость обработки данных и максимально автоматизировать процесс.

В соответствии с инструкцией  по  фотограмметрическим  работам [2]:

Точность уравнивания соответствует точности уравнивания плановых координат опорных точек для карт масштаба 1:25000.

  • Точность построения мозаики на протяжении линии порезов, удовлетворяет точности инструкции – до масштаба 1:5000.
  • Точности созданных цифровых ортофотопланов  удовлетворяют  требованиям к геометрической  точности топографических карт масштаба 1:25000.
  • Полученные результаты разрешают советовать  применение снимков Канопуса для картографических целей в  масштабном последовательности  от 1: 10000 и мельче.

Перечень литературы

[1] — Издание ФГУП «НПП ВНИИЭМ» — «Вопросы электромеханики» Т.105 2008

[2] — Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых

топографических планов и карт,  гкинп (гнта)–02-036-02

Кравцова Елена Владимировна, ГИА Иннотер

15-я Международная научно-техническая конференция «От снимка к карте: цифровые фотограмметрические технологии»


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: