陶兰花，马 静，李娜娜，李春娥

（1.新疆维吾尔自治区测绘科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830002； 2.自然资源部中亚地理信息开发利用工程技术创新中心，新疆 乌鲁木齐 830002）

基础测绘是通过提供基础地理信息数据，为经济社会发展、国防基础建设、文化教育、行政管理、科学研究等人民生产生活的诸多领域提供服务，是国民经济与社会发展必不可少的基础性、前期性、公益性事业[1]。随着社会经济的蓬勃发展和自然环境的变化，基础测绘成果也随之发生了巨大的变化，使其不仅具有动态变化的特点，同时对基础测绘保障服务的时效性及精度提出了更高的要求[2]。我国测绘技术发展水平与国际先进水平仍旧存在一定的差距，表现在基础航空摄影能力滞后，高分辨率遥感卫星数据大量依赖国外，国家和信息安全存在安全隐患，并对基础测绘成果开发和有效利用产生了严重影响，难以很好地为国民经济建设提供服务[3]。

随着高分专项天基系统的建设，已有近80%的高分专项数据替代了进口卫星遥感数据，且高分专项数据已在二十多个行业、三十多个领域得到广泛应用，打破了地理信息产业上游的高分辨率立体遥感影像市场大量依赖国外卫星的现状，开启了我国自主大比例尺航天测绘新时代[4]。其生产产品将会为国土测绘、城乡建设、统计调查等方面发挥重要作用，为城市群发展规划、农业农村建设提供有力保障[5-6]。

1 数据准备

1.1 研究区概况

本研究区选取1对2景GF-7立体全色影像，前视相机全色谱段星下点分辨率为0.79m，后视相机为0.64m，前后视重叠度约 90%，覆盖面积约591km2，影像质量良好。研究区位于新疆某地区，地形以平地、山地为主，主要包含房屋建筑区、道路、水渠等人工地物，地物类型比较丰富。

1.2 控制点采集

在外业控制点的布设上，按照能接收到新疆CORS信号的范围和道路可通达性，本着目标点明显、便于转刺和立体观察的原则，使用网络RTK（实时动态）载波相位差分技术采集了16 个控制点和 27个检查点（共计43个），部分区域外业实测点与GF-7卫星影像不能对应，因此剔除无法转刺到影像的外业实测点，剔除不合格外业实测点后，符合测试要求控制点数量为11个，检查点数量为23个。正常高是通过新疆似大地精化模型（中误差为 3.84cm）对CGCS2000大地高精化获得。11个外业控制点作为空三加密使用数据，23个检查点数据作为精度验证 使用。

1.3 精度指标

实验区DSM数据成果按照《基于地理信息数字成果1∶5000、1∶10000、1∶25000、1∶50000、 1∶100000数字高程模型》（CHT9002.2-2010）执行，精度要求见表1所示。

表1 1∶10000 DSM、DEM高程精度要求

2 数据处理流程

利用GF-7前后视立体像对卫星数据源，采用外业实测控制点进行影像纠正和建模，用PCI GXL软件和INPHO软件分别对卫星影像数据RPC/轨道参数模型进行优化，输出优化后的RPC，再采用上述2种软件自动匹配DSM，DSM制作流程见图1。

图1 DSM制作流程图

2.1 PCI GXL软件下的DSM提取

采用 PCI GXL软件，对GF-7立体像对影像整体进行影像导入，由于PCI GXL软件中没有GF-7影像的模型参数，故该文选取有理函数模型（RFM），且有理函数模型考虑高程信息，比多项式和薄板样条函数等方法更具优势。把采集到的外业控制点转刺到影像上，输出优化后的模型并自动匹配连接点重新计算模型，根据残差报告剔除超限点再次修正模型，平差完成后进行DSM自动匹配。PCI GXL软件DSM自动匹配效果，如图2所示。

图2 PCI软件DSM匹配效果图

2.2 INPHO软件下的DSM提取

在INPHO软件的MATCH-AT卫星三角测量模块新建工程，输入工程名称、保存路径、定义投影、导入影像及控制点文件、输入研究区平均高程、建立场景及区块等。对GF-7立体像对影像进行自动连接点提取[7]，在立体环境下进行空三加密像控点数据，平差计算生成模型、精化RPC参数，平差结果分析完成后，自动匹配生成DSM产品。INPHO软件DSM自动匹配效果，如图3所示。

图3 INPHO软件DSM匹配效果图

3 结果与分析

3.1 基于不同软件的平地DSM精度比较分析

通过使用以上两种软件分别进行平地DSM产品制作，可以看出INPHO软件较PCI GXL软件精度较高。INPHO软件中误差 0.655m，最大偏移值1.153m，最小偏移值0.015m；PCI软件中误差 1.025m，最大偏移值1.571m，最小偏移值-0.103m，如表2 所示。

表2 不同软件平原DSM精度比较

依据不同软件匹配生成的DSM所提取各检查点内业量测值与外业实测值相当，差值大部分在1m以内。其中INPHO软件内业量测值中有14个检查点的差值比PCI软件内业量测值更接近外业实测值，除了一个检查点差值大于1m，其余14个点差值均小于1m，中误差 0.655m，已达到了平地1∶10 000数字高程模型三级指标的要求，如图4、5所示。

图4 不同软件内业量测值比较图

3.2 基于不同软件的山地DSM精度比较分析

通过使用不同软件进行山地DSM产品制作，可以看出采用INPHO软件较PCI GXL软件精度较高。INPHO软件中误差 1.201m，最大偏移值2.11m，最小偏移值-0.096m；PCI软件中误差 1.461m，最大偏移值3.077m，最小偏移值-0.355m，如表3所示。

表3 不同软件DSM精度比较

依据不同软件匹配生成的DSM所提取各检查点内业量测值与外业实测值相当，差值大部分控制在2.5m以内，且中误差均小于2.5m，已达到了山地区域

图5 不同软件内业量测值与外业实测值差值图

4 结 语

围绕GF-7影像在平地及山地区域1∶10 000比例尺的相关高程基准产品精度分析出发，以网络RTK实测数据和正常高精化数据为基础，针对生产的DSM进行精度评定和分析。在采用足够控制条件下，改正后GF-7立体影像可达到较高的几何精度水平，满足1∶10 000比例尺的立体测图精度要求。

主要结论有以下几点：

1）通过使用不同软件进行平地DSM产品制作，可以看出采用INPHO软件较PCI GXL软件精度较高。采用INPHO软件的成果中误差是 0.655m，采用PCI软件的成果中误差是 1.025m，说明只有INPHO软1∶10 000数字高程模型一级指标的要求。其中INPHO软件数值线与外业实测值折线更加吻合，每个检查点的内业量测值比PCI软件内业量测值更接近外业实测值，并且仅有1个检查点差值大于2m，如图6、7所示。件得到的自动匹配DSM精度已达到了平地1∶10 000数字高程模型二级指标的要求。

图7 不同软件内业量测值与外业实测值差值图

2）在山地区域，可以看出采用INPHO软件比PCI GXL软件精度稍高。采用INPHO软件的成果中误差是 1.201m，采用PCI软件的成果中误差是 1.461m，说明两套软件制作的自动匹配DSM产品均达到了山地区域1∶10 000数字高程模型一级指标的要求。

3）PCI GXL和INPHO软件在制作生产数字表面模型方面各有其特点。INPHO软件可以在立体环境下进行控制点采集，精度更高，但处理速度较PCI GXL慢； PCI GXL在满足精度的前提下，处理速度较快、人工干预度低，工作效率高，可实现大批量数据处理。