高分十四号立体测绘卫星无控定位精度初步评估_王建荣.pdf

第5 2卷 第1期测 绘 学 报V o l.5 2,N o.1 2 0 2 3年1月A c t aG e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c aJ a n u a r y,2 0 2 3引文格式:王建荣,杨元喜,胡燕,等.高分十四号立体测绘卫星无控定位精度初步评估J.测绘学报,2 0 2 3,5 2(1):8-1 4.D O I:1 0.1 1 9 4 7/j.AG C S.2 0 2 3.2 0 2 2 0 2 5 5.WANGJ i a n r o n g,YANGY u a n x i,HUY a n,e ta l.P r e l i m i n a r y l o c a t i o na c c u r a c ya s s e s s m e n t so fG F-1 4s t e r e om a p p i n gs a t e l l i t ew i t h o u tg r o u n dc o n t r o lp o i n t sJ.A c t a G e o d a e t i c ae tC a r t o g r a p h i c aS i n i c a,2 0 2 3,5 2(1):8-1 4.D O I:1 0.1 1 9 4 7/j.AG C S.2 0 2 3.2 0 2 2 0 2 5 5.高分十四号立体测绘卫星无控定位精度初步评估王建荣1,2,杨元喜1,2,胡 燕1,2,吕 源1,2,杨秀策1,2,卢学良1,2,曹彬才1,21.地理信息工程国家重点实验室,陕西 西安7 1 0 0 5 4;2.西安测绘研究所,陕西 西安7 1 0 0 5 4P r e l i m i n a r y l o c a t i o na c c u r a c ya s s e s s m e n t so fG F-1 4s t e r e om a p p i n gs a t e l l i t ew i t h o u tg r o u n dc o n t r o l p o i n t sWA N GJ i a n r o n g1,2,Y A N GY u a n x i1,2,H UY a n1,2,L Y u a n1,2,Y A N GX i u c e1,2,L UX u e l i a n g1,2,C A OB i n c a i1,2P r e l i m i n a r y l o c a t i o na c c u r a c ya s s e s s m e n t so fG F-1 4s t e r e om a p p i n gs a t e l l i t ew i t h o u tg r o u n dc o n t r o l p o i n t sWA N GJ i a n r o n g1,2,Y A N GY u a n x i1,2,H UY a n1,2,L Y u a n1,2,Y A N GX i u c e1,2,L UX u e l i a n g1,2,C A OB i n c a i1,21.N a t i o n a lK e yL a b o r a t o r yo fG e o-I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,X i a n7 1 0 0 5 4,C h i n a;2.X i a n I n s t i t u t eo fS u r v e y i n ga n dM a p p i n g,X i a n7 1 0 0 5 4,C h i n aA b s t r a c tA b s t r a c t:G F-1 4 i so n eo f t h eh i g h e s tm a p p i n ga c c u r a c ys a t e l l i t e si nC h i n a,a n di sa d o p t e da d v a n c e dm u l t i-l o a d i n t e g r a t e d f o r e a r t ho b s e r v a t i o n t e c h n o l o g y,w h i c h i sm a i n l yu s e d f o r h i g ha c c u r a c y l o c a t i o na n dm a p p i n g1 1 0 0 0 0g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o np r o d u c t so nag l o b a lw i d e.I nt h i sp a p e r,t h ep a y l o a d,g r o u n dp r o c e s s i n gf l o w a n di t sp e r f o r m a n c e w e r eb r i e f l yi n t r o d u c e d,t h e nt h eg e o m e t r i cp e r f o r m a n c eo ft h es a t e l l i t e i m a g e sw a se v a l u a t e du s i n gd i f f e r e n t f i e l d s i n c l u d i n gd o m e s t i ca n d f o r e i g na r e a s.A sa r e s u l t,t h el o c a t i o na c c u r a c yw i t h o u tg r o u n dc o n t r o lp o i n t s(G C P s)o fs i n g l es t r i pc a nr e a c h1.8mi nh o r i z o n t a la n d0.8 0mi nv e r t i c a l e l e v a t i o n i nd o m e s t i ca r e a sa n d1.7 6mi nh o r i z o n t a la n d0.8 2mi nv e r t i c a le l e v a t i o ni nf o r e i g na r e a s,w h i c hc a nr e a c ht h eb e s tk n o w nl e v e l i ni n t e r n a t i o n a lo p t i c a lp h o t o g r a m m e t r yo nl o c a t i o na c c u r a c yw i t h o u tG C P s.K e yw o r d sK e yw o r d s:s a t e l l i t ep h o t o g r a m m e t r y;b u n d l ea d j u s t m e n t;l a s e rr a n g e f i n d e r;l o c a t i o na c c u r a c yw i t h o u tg r o u n dc o n t r o l p o i n t s摘 要:高分十四号卫星是我国目前测绘精度最高的卫星之一,采用了先进的多载荷一体化对地观测技术,主要用于全球范围内高精度定位和测制1 1 0 0 0 0比例尺地理信息产品。本文重点介绍高分十四号卫星有效载荷和地面测绘处理系统及其性能,并利用国内外高精度检测场进行了几何性能评估。试验结果表明:单航线无控定位精度境内区域达到平面1.8 0m(R M S)、高程0.8 0m(R M S),境外区域达到平面1.7 6m(R M S)、高程0.8 2m(R M S),无控定位精度处于国际已公布的光学摄影测量卫星的最高水平。关键词:卫星摄影测量;光束法平差;激光测距系统;无控定位中图分类号:P 2 2 7 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1-1 5 9 5(2 0 2 3)0 1-0 0 0 8-0 7 光学卫星摄影测量是获取全球地理空间数据的有效手段,光学摄影测量卫星已经实现了从返回型到传输型的跨越1-2,正在向集成型和智能型方向发展3。为了实现全球无地面控制测绘,光学卫星通常搭载三线阵或两线阵立体相机采用“全球连续覆盖”摄影模式获取全球范围的立体影像,从而实现全球范围内重点地物的精确三维定位以及地理信息产品测制4。高分辨率商业遥感卫星采用单线阵相机摄影模式进行窄幅间断扫描成像,采用同轨侧摆成像或异轨成像构成立体像对用于大比例尺制图,受制于影像幅宽和立体成像能 力 等 因 素,很 难 进 行 全 球 摄 影 覆 盖,如I KONO S、Q u i c k B i r d、W o r l d V i e w系 列、S P OT-6/7及P l e i a d e s卫星等5-8。以三线阵C C D相机为有效载荷的“全球连续覆盖”摄影模式测绘卫星,从2 0世纪的美国的MA P S AT卫星方案9,到后来德国的MOMS-0 2、法国的S P OT-5、日本的A L O S-1以及我国的TH-1、Z Y-3等,经3 0年第1期王建荣,等:高分十四号立体测绘卫星无控定位精度初步评估时间取得了长足发展。国外的卫星MOMS-0 2、S P OT-5、A L O S-1等卫星起步较早,经过系统定位精度检测发现,无控定位精度均未满足15 00 0 0比例尺测图要求,即未满足平面精度1 2m(RM S)和高程精度6m(RMS)的要求1 0-1 2,不过国外测绘卫星的进步对我国测绘卫星的发展提供了有益的借鉴和重要参考。我国的TH-1卫星采用LMC C D相机和多功能等效框幅相片(E F P)光束法平差理论1 3-1 4,经过TH-1的0 1和0 2星的反复实践,TH-10 3星无控定位精度达到平面3.7 0m(RM S)和高程2.4 0m(RMS)1 5,实现了高精度无控定位的工程目标。Z Y-3卫星借助激光测距仪,经过大区域空三处理后,影像的平面和高程精度提高到5m(RMS),满足15 00 0 0测图精度要求1 6-1 8。印度C a r t o s a t-1卫星,以两线阵相机为有效载荷获取全球立体影像,其影像分辨率2.5m,幅宽3 5k m,用于实现无控15 0 0 0 0测绘目标。但经地面系统测试后无控工程目标并未实现,于是常采用至少6个地面控制点参与后期影像处理,并且 指 出C a r t o s a t-1不 适 合 全 球D S M的 生成1 9-2 0。我国高分七号和高分十四号卫星均采用激光测高和两线阵相机的摄影体制2 1,采用“全球连续覆盖”摄影模式获取全球范围的立体影像,高分七号0 1星于2 0 1 9年1 1月3日成功发射,主要用于有地面控制点条件下测制11 00 0 0比例尺测绘产品2 2-2 3。2 0 2 0年1 2月6日发射的高分十四号卫星,是我国“高分辨率对地观测系统”专项“十三五”的收官星,用于实现无控高精度定位和11 00 0 0比例尺测绘产品测制。同时,该卫星采用了先进的多载荷一体化对地观测技术,一次摄影可同步获取两线阵影像、多光谱影像及高光谱影像等,同时获取一定采样频率的全波形激光测距数据、足印影像以及星相机摄影数据。本文介绍了高分十四号卫星的有效载荷及其性能,论述了地面测绘处理流程,重点对卫星影像的无控定位精度进行了分析评估。1 高分十四号卫星有效载荷高分十四号卫星采用两台推扫式C C D测绘相机对地面景物进行成像,两台相机交会角为3 1,其中前视相机+2 6、后视相机为-5,全色相机地面分辨率0.6m,多光谱相机的地面分辨率2.4 m,幅 宽 均 为4 0k m。高 光 谱 相 机