杜金莉 （安徽省第一测绘院，安徽 合肥 230031）

1 引言

随着社会经济建设的加快，各省级基础测绘1:1万基础地理信息数据更新频率越来越高，对影像数据源的时相、数据更新效率要求越来越高。目前1:1万基础地理信息数据更新常用方法，主要是采用传统的航空摄影测量的方法（即航飞获得立体像对，在航摄影像立体像对上采集地物地貌等要素，最终编辑成图获得数字线划图或基础地理信息数据库）。该方法是符合国家规范的作业方式。但是因为航测法成图受影像数据源的制约因素较大，航测法成图的影像获取需要申请空域，等候时间长，时效性不高，另外航摄受天气、时相等因素制约，时间周期长且成本较高。卫星影像获取不受以上因素制约，如果利用卫星影像进行立体测图可以解决数据源的问题。高分七号卫星是2019年发射成功的我国自主研发的首颗亚米级光学立体测绘卫星，可获取空间分辨率为0.8m的前视和后视全色影像，及空间分辨率为3.2m的多光谱影像[1]。可以用于基本比例尺地形图的测绘、实景三维建设等国家重大项目生产[2]。高分七号卫星每年可获取我国陆域有效覆盖面积300万km2，连片覆盖100万m2[3]的影像。目前卫星影像进行立体测图还没有进入常规的基础测绘更新的范畴，国家还没有制定卫星影像进行立体测图相关的技术规范，更新流程等都是参考航空摄影测量的[4]。卫星影像进行立体测图如何布设控制点，精度符不符合基础测绘规范要求，总体工作效率如何，是值得测绘工作者进行试验和研究的事情。

2 高分七号卫星影像立体测图试验方案

本次利用卫星影像进行1:1万立体测图试验，使用数据源是“高分7号”卫星像片，分辨率0.8m，覆盖面积约550.0km2。卫星影像立体测图与航摄影像立体测图的技术路线基本一样。试验选择一对卫星影像先进行外业像片控制测量，同时测设一定数量的检查点用于立体测图成果精度检测；内业进行单模型的空中三角测量，后再恢复模型进行立体测图。

本次试验选用PixelGrid软件进行空三加密，使用JX5数字摄影测量系统导入空三成果，恢复模型，在该立体模型控制范围内选取一幅1:1万标准分幅图，测区地貌为山地，等高距5.0m。按1:1万规范要求在卫片立体模型上测绘一幅1:10000数字线划图。试验检测不同数量控制点定向的空三精度，根据新测量的外业实测检查点检验卫星影像立体测图成果精度，另与已成图比对检查卫星影像立体测图成果精度，并通过实际作业统计比对卫星影像立体测图和航摄影像立体测图这两种不同作业方式的作业效率。

3 卫星影像立体测图精度统计

检验卫星影像立体测图的精度主要涉及两部分，即定向精度和测图精度。

3.1 定向精度

本次试验像控点布设采用全野外布点法，一个单模型分别采用控制点5点定向、10点定向和20点定向进行控制，比对不同数量控制点定向精度。像控点分布如图1～图3所示，单模型定向布设不同数量像控点的定向结果如下：

图1 5个野外像控点定向

图2 10个野外像控点定向

图3 20个野外像控点定向

5点定向精度：

根据《数字航空摄影测量空中三角测量规范》（GB/T 23236-2009），1:10000比例尺地形图空三精度，山地基本定向点平面位置中误差为4.0，高程中误差为1.5[5]，见表1。从试验结果可以看出，利用5点定向、10点定向和20点定向精度差别不大，5点定向精度即可满足1:1万规范要求，即一个卫星影像立体像对500km2的测图范围只需要5个野外控制点即可满足测图要求。

基本定向点残差、检查点误差、公共点较差最大限值 表1

3.2 测图精度统计

本次测图精度采用两种方式进行精度统计，一种方法为利用GPS实测的检查点与卫星影像立体测图的模型同名点进行精度检测；二是在卫片立体像对上采集的矢量与往年1:1万已成图矢量成果进行精度比对。

3.2.1 外业实测检查点与卫片立体模型同名点进行精度比对

本次外业利用GPS共测设检查点30个，与卫片立体模型同名点进行精度比对，用5点定向、10点定向、20点定向的模型分别比对了精度，精度统计结果如下：

5点定向模型的测图精度：平面最大误差为2.57m，中误差为1.13m，精度结果见表2（坐标做了脱密处理）；高程最大误差为1.45m，中误差为0.88m，见表3。

GPS实测检查点与卫片立体模型同名点平面精度统计(5点定向模型) 表2

GPS实测检查点与卫片立体模型同名点高程精度统计表(5点定向模型) 表3

10点定向模型的测图精度：平面最大误差为1.91m，中误差为0.84m；高程最大误差为0.96m，中误差为0.49m。

20点定向模型的测图精度：平面最大误差为2.25m，中误差为1.09m；高程最大误差为0.79m，中误差为0.33m。

从精度检测的结果可以看出，3种控制点定向的模型精度都能满足5米等高距的1:1万基础地理信息数据更新的规范要求。单模型定向5点、10点、20点定向平面中误差基本无差别，20点定向的高程精度比5点定向测图的高程精度略高，即野外控制点数量多能提高高程精度。

3.2.2.卫片立体采集的矢量与往年已成图1:1万矢量成果比对

本次卫星影像立体测图试验，在5点定向的立体模型上，共选取55个点进行平面精度检测，最大误差为4.93m，中误差为2.45m；选取80个点进行高程点精度检测，最大误差为1.61m，中误差为0.51m。

根据试验结果进行误差分析，因第二种方法开展的精度检测是与上一轮1:1万矢量成果进行比对，上一轮成果本身存在着测图误差，故精度检测发现两次测图的个别点平面精度最大误差较高，跟两次测图的误差积累有关，图幅总体中误差是满足规范要求的。

试验结果显示高分七号卫星影像立体测图精度可以满足1:1万测图规范要求，高分七号卫星影像可以作为基础测绘1:1万数据更新的影像数据源。第二种精度比对目的是在原有地形图上进行修测作业考量，比对结果只能作为参考。评价实际模型精度的金标准是第一种方法即立体模型点与外业实测同名点的较差。

4 工作量及经费统计

高分七号卫星影像立体测图的效率如何，主要从工作量、经费情况等几个、作业便利度等方面去考量。

4.1 高分七号卫星影像立测与航测法测图工作量比较

本次试验对卫星影像立体测图和航测法立体测图的工作量进行了比对，以一对卫星影像立体像对可测图范围550km2面积进行统计，利用地面分辨率为0.8米的高分七卫星影像与0.5米地面分辨率UCXP WA航摄影像进行作业比较了工作量。如表4所示，利用高分七卫星影像外业像片控制测量工作可节省68.75%，内业空三加密工作量可节省53.33%，内业DLG采集工作量基本相同，DOM制作可节省66.67%工作量。

高分七号卫星影像立体测图工作量对比 表4

4.2 经费情况及比对

卫星影像立体测图经费涉及数据源购置经费、软件购置经费、内外业测图经费等，具体经费及比对情况如下。

4.2.1 影像经费

目前试验用的高分七号卫星影像立体像对，为通过省级卫星中心申请免费使用，还没有卫片像对的价格，根据国内市场的卫星影像采购价格和航摄价格分析，国产的卫星影像购买的费用比航测法测图的航摄费用略低。

4.2.2 软件经费

通过测绘同行单位调研，很多单位原有的数字摄影测量系统无卫星影像立体测图功能，需要新购置(或在原有软件上升级)专用软件，目前国内市场常用的软件有JX5立体测图软件和MapMatrix Grid（试用版）数字测量系统等，可用于卫星影像立体测图，卫星影像加密软件有PixelGrid测量系统等，软件一次购置可以多年使用。

4.2.3 内外业经费

本次试验外业测量进行了控制点和检查点测设，内业分别进行空三加密、内业测图、精度比对等试验。涉及经费有劳务费、差旅费、车辆使用费等。

像控点测量经过精度比对，5点法已能满足精度要求，按5点定向法工作量来测算经费，如表4所示，高分七号卫星影像外业控制测量所需控制点数量少，比相同面积的航摄影像控制测量和空三加密节省约50%以上的经费；DOM制作方面因同样面积卫片所涉像对少，节省了DOM像对拼接及处理拼缝的时间，约可节省60%的影像制作经费，卫星影像内业立体数据采集与编辑建库与航测法测图工作量相当，故经费相当。

5 结语

从试验结果可知，高分七号作为我国首颗立体测绘卫星，卫星影像立体测图精度高，完全满足基础测绘1:1万规范要求；同时卫片立体测图具有影像获取方便、外业控制工作量少、空三加密快、单景影像覆盖范围大、立体测图所用像对少、无需频繁切换像对等优点。为基础地理信息数据快速更新提供了新的选择方案。