程小河，段文华

（1.自然资源部重庆测绘院，重庆 401120）

近年来，各省市1∶10 000 基础地理信息资源建设大多基于航摄影像开展，但航空摄影受限于地形、气象、空域申请等影响，周期往往较长且成本高昂，后续空三加密处理工作量大，在地形复杂区域尤其突显，在西藏等边境地区甚至还存在严格的禁飞区域。我国于2019-11-03 成功发射高分七号卫星，搭载了双线阵立体相机、激光测高仪等有效载荷，突破了亚米级立体测绘相机技术，能够获取高空间分辨率光学立体观测数据和高精度激光测高数据，2020-08-20正式投入使用。高分七号卫星影像包括0.8 m 分辨率前视影像、0.65 m 分辨率后视影像和3.2 m 分辨率多光谱，前视影像和后视影像可以构成同轨立体，能够为我国乃至全球地形地貌绘制出误差在1 m 以内的立体地图，将为各省市基础地理信息资源建设的推进提供影像基础，能够大大的提高地理信息数据的更新效率[1]。

高分七号卫星具有高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高定位精度的对地观测能力，其影像纹理特征清晰，光谱信息丰富，实现了我国民用1∶10 000比例尺卫星立体测图，能在国土测绘、城乡建设、统计调查等方面发挥重要作用。高分七号卫星影像的内符合精度，以及高分七号卫星部分区域获取的影像景内存在像素级拼换错位，对空三加密及后续应用具有重要影响。本文通过开展不同控制条件下的加密实验和影像拼痕处理前后的加密精度对比，检测高分七号立体卫星影像的内符合精度，探索优化高分七号卫星影像空三加密的控制点布设方案，并尝试了影像拼痕的解决方法，为高分七号卫星影像在地理信息资源建设中的推广应用提供参考。

1 数据准备

收集到传感器校正后的多景高分七号立体卫星影像[2]和部分精度检测资料，并实地布测了足够的像控点和检测点。

1）影像数据。限于国内高分七号立体卫星影像还未大批量推送，本次选用了重庆地区和西藏地区的多景高分七号卫星影像开展实验。其中重庆实验区选用了相邻轨道的8 景连片影像，横跨渝北、渝中、巴南和綦江等多个区县，以丘陵地和山地为主。轨道间影像重叠度约79.4%，同轨卫片重叠度约12.4%。影像质量较好，无大面积云影和明显影像拼痕。

西藏实验区选用了定日县城所在的一景影像，东面包含定日县城及周边村庄，多河流沟谷，主要为山地地形，西北和西南面多冰川雪山，为高山地地形。影像存在多处明显的拼换错位，拼痕沿轨道方向贯穿整景影像。经立体检测，拼痕处平面错位平均约2 m，高程断层平均约3 m。

2）控制和检测数据。重庆实验区按区域网均匀分布24 个平高像控点，利用重庆市CORS 站进行网络RTK 测量，平面和高程测量精度均优于±5 cm。采用已有1∶2 000 数字地形图作为精度检测资料。

西藏实验区采用GPS 精密单点定位方式布测了11 个平高像控点，并联测周边已知二等水准进行高程异常改正，经联测已有B 级GNSS 点进行精度检测，平面测量精度达±10 cm，高程测量精度达±20 cm[3]。另外实测了80 余处平面检测点，主要为城区和村庄内房角、田角和通信杆处，以及30 余高程检测点，分布于田地、院坝、路口和山坡上。

2 加密实验

1）实验方案。采用中国测绘科学研究院研发的高分辨率遥感影像数据一体化测图系统PixelGrid 开展加密实验。

重庆实验区基于高分七号立体卫星影像构建的区域网，开展无控、2 控制、4 控制、6 控制、8 控制、10 控制和15 控制的区域网加密实验，像控选取方案见图1。另选用其中1 景开展无控和4 控制的单模型定向加密实验。

西藏实验区针对原始影像和拼痕处理后影像进行无控和6 控制单模型定向加密实验。实验前先对前、后视卫星影像进行人工修复，将明显拼痕分割的各影像分块，以左上角影像分块为基础进行逐块拼换，确保像素级拼换正确。

2）加密流程。先对原始卫星影像进行预处理，得到立体卫星影像及对应的RPC 轨道参数。通过区域网构建、连换点测量、控制点测量、反复平差与粗差剔除等步骤完成空三加密，重新计算和输出影像RPC 轨道参数，得到加密成果[4]。

重庆实验区自由网加密时，每景立体像对匹配连换点约5 000 个，相邻模型之间的连换点数量大于25 个，像点残差均小于0.3 个像素。所有像控点的量测点位均在立体环境下进行了严格检查，不同控制条件下平差后定向点平面和高程误差均符合空中三角测量规范[5]中丘陵地限差要求。单景单模型定向时，连换点为2 849 个，像点残差均优于0.3 个像素，平差后基本定向点平面位置误差优于0.6 m，高程误差优于0.3 m。

西藏实验区模型内连换点均在1 000 个以上，像点残差均优于0.3 个像素。影像拼痕修复前基本定向点平面误差优于1.5 m，高程误差最大达3.6 m，高程误差超出规范要求；影像拼痕修复后基本定向平面误差优于1.0 m，高程误差优于1.2 m。加密工艺流程见图2。

图1 区域网加密像控选取方案

图2 空三加密工艺流程图

3）精度检测。无控加密成果，利用实测像控点与同名加密点计算偏差值，并以偏差值的平均值作为系统误差，统计偏差值的平面和高程偶然中误差作为无控加密成果内符合精度，如表1 和表3 中无控条件下平面中误差和高程中误差。

有控加密成果，采用恢复立体模型后利用检测资料进行同名点精度检测。重庆实验区利用1∶2 000 数字地形图作为检测数据，西藏实验区利用实地实测检测点进行检测[6]。

经检测，重庆实验区采用无控和稀少控制加密方式的成果精度见表1，不同控制条件加密的成果精度见表2，西藏单模型加密成果精度见表3。

表1 重庆无控和稀少控制加密成果精度检测/m

表2 重庆不同布控方案加密成果精度检测/m

表3 西藏单模型加密成果精度检测/m

3 分析结论

通过对不同控制条件下加密成果的检测精度进行比对分析，能较为明确的得出如下结论：

1）正常高分七号立体卫星影像的内符合精度良好，平面和高程相对位置精度均优于1 m。不同景的系统偏移值都不相同，利用稀少控制参与加密可消除绝大部分系统误差，加密结果满足1∶1 万山地和高山地的测图精度。分析数据详见表1。

2）存在明显拼痕的高分七号立体卫星影像内符合精度受损严重，通过足够的像控点加密后平面精度可优于1 m，但高程精度大幅降低，检测精度在3 m 左右。通过人工对原始影像重新拼换消除裂痕后重新加密，高程精度得到显著提升，满足1∶1 万丘陵、山地和高山地地形类别的测图精度。分析数据详见表3。

3）同等控制密度条件下，区域网加密精度要优于单模型加密精度，尤其是高程精度提升明显。区域网加密采用四角布控方案，可满足1∶1 万丘陵、山地和高山地的测图精度，采用15 个像控点布设方案时达到平地测图精度，增加像控点对区域网加密平面精度影响不显著，对高程精度提升效果显著。单模型4 个像控点定向可满足1∶1 万丘陵、山地和高山地地形类别的测图精度。分析数据详见表2。

4 结 语

高分七号卫星影像是我国首个民用亚米级光学立体影像，对我国各省市大中比例尺地理信息资源建设具有意义重大，在中国实景三维建设、西藏自治区1∶10 000基础地理信息资源建设与更新工程等多个国家和地方基础测绘项目中得到了应用，并随着“十四五”规划的开展，其应用范围会越来越广，将逐步取代测绘中很多应用[7]。本文提出的实验结论将有助于优化高分七号立体卫星影像开展空三加密时的像控点布设，尤其为像控测量困难区域提供了指导方案，同时也提供了针对少量高分七号卫星影像存在拼换错位现象的可行处理办法。