无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感测图精度试验分析_胡晓曦

1、第19卷第4期 测 绘 工 程 V ol.19l .42010年8月 EN GINEERINGOF SURVEYING AND M APPING Aug.,2010无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感测图精度试验分析胡晓曦1,李永树1,李何超2,许懿娜1(1.西南交通大学地理信息工程中心,四川成都610031;2.四川省国土勘测规划研究院,四川成都610031摘 要:针对我国现阶段航测与遥感技术发展水平及实际需求情况,结合/五一二0地震灾后重建工作进行地理空间数据快速采集技术试验,从多方面对利用无人机低空数码航测及高分辨率卫星遥感技术测绘大比例尺地形图进行技术比较和精度分析,并得到一些有实际意

2、义的结论。关键词:轻型无人机;低空数码航测;高分辨率卫星遥感;比较分析中图分类号:P 231 文献标志码:A 文章编号:1006-7949(201004-0068-03The comparative analysis about spatial information access technologies based on light UAV low -altitude digital aerophotogrammetry andhigh -resolution satellite remote sensingHU Xiao -xi 1,LI Yong -shu 1,LI H e -chao

3、 2,XU Y-i na 1(1.G IS Eng ineer ing Center ,Southwest Jiaoto ng U niv ersity ,Cheng du 610031,China;2.Sichuan Resea rch Institute o f T er ritor ial Sur veying and P lanning ,Cheng du 610031,ChinaAbstract:With the fast developm ent of aero photogr am metry and satellite r em ote sensing in r ecent y

4、ears,the use o f light UAV low -altitude dig ital aerophotogramm etry and high -resolutio n satellite remo te sensing is m ore and more popular.In view of the situatio n of techno logical development at the present stage,and com bining w ith ex periment data,a compar ative analy sis is m ade regardi

5、ng several aspects and som e useful conclusio ns are draw n.Key words:light UAV;lo w -altitude digital aer ophotog rammetry;high -r esolution satellite remo te sensing ;com parative analy sis收稿日期:2009-10-23基金项目:/十一五0国家科技支撑计划重大资助项目(2006BAJ 05A13作者简介:胡晓曦(1986-,女,硕士研究生.无人机UAV (Unmanned Aerial Vehicle在军

6、事方面的发展得到广泛关注,其技术已经较为成熟,并在一些局部战争中被成功使用。同时,无人机民用发展也颇受瞩目,主要应用领域有测绘、防灾减灾、森林防火、国土资源监测等。轻型无人机低空数码航测具备灵活性强、高分辨率及成本较低等优势,弥补了遥感技术在快速获取大比例尺地形信息方面的不足,已经在我国大比例尺地形图测绘、城镇建设规划、灾害应急处理及国土资源调查与监测等方面进行了应用试验。本文在数据采集试验的基础上,对上述两种方法进行技术比较与精度分析。1 试验技术简介用航空数码相机和轻型无人机分别代替传统航空胶片和有人驾驶飞机,发展为无人机低空数码航测技术,能够更灵活、快速地获取小范围区域的高精度地理空间信

7、息。无人机通常载重1050kg,安装14个面阵数码相机,可获取0.050.50m 分辨率的光学彩色影像。并且,能够安装GPS 和轻小型稳定平台支持空中三角测量,实现稀少地面控制点情况下的高精度及高现势性测量,在提高工作效率的同时也降低了测图成本。此外,无人机对场地、天气及环境条件的依赖性较低,从而大大增强了测图工作的灵活性,目前已经成为大比例尺测图技术的重要发展方向。高分辨率卫星遥感是以一种非常精细的方式来观测地面,所获取的高空间分辨率遥感影像可以更加清楚地表达地物目标的空间结构与表层纹理特征,可分辨出地物内部更为精细的组成,地物边缘信息也更见清晰,为有效地解译分析提供了条件和基础。高分辨率遥

8、感卫星影像使遥感卫星影像的适用范围得到了扩展,不仅能应用于中小比例尺地图的测绘,其高分辨率的特性同样也适用于大比例尺空间信息的获取,加之其现势性强且易更新,已经成为一种有效的空间信息获取技术。目前,Q uickBird 卫星遥感能够大范围动态监测城镇及乡村地区的发展与变化,从而较迅速地更新地理空间信息。然而,现阶段我国还是主要依靠购买方式获取高分辨率遥感影像,这种基于高分辨率遥感影像获取地理空间信息的方式,不仅使数据的现势性受到限制,其成本也大大增加。2 轻型无人机航测及其数据处理无人机低空数码航测工作主要分为外业航摄及内业制图两部分。外业航摄的主要工作包括航飞拍摄及利用GPS-RTK 野外实

9、测像控点坐标;内业工作主要包括相片拼接、空中三角测量等,如图1 所示。图1 无人机低空数码航测获取地理空间信息实施流程3 数据成果精度分析/五一二0大地震损毁了许多城镇乡村,为快速获取地震灾区详细地理空间信息从而尽快地进行灾后重建,尤其考虑到四川盆地多云雾的气候特点,本次试验采用无人机低空数码航测方法获取地震灾区的航片及地理空间信息。同时,利用同一地区2006年的QuickBird 高分辨率遥感影像,进行两种技术方法的成果数据精度分析与比较。由于在野外利用数字化测图法测绘的地形图精度较高,因此,该次试验以实地高精度测绘的地形数据为标准,分别与无人机数码航测获得的点位数据以及QuickBird

10、遥感影像获得的点位数据进行比较,求出无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感技术2种测图方法的点位中误差并将其进行比较分析。具体作法是在将无人机与遥感影像获得的点位数据统一到同一地区野外实地测绘数据坐标系统中,从2种影像中各随机选取若干地面点位坐标(图2为随机选取试验点的分布情况,分别计算这2种方法的点位中误差,并利用M AT LAB 软件生成点 位误差分布图。图2 试验点位分布3.1 无人机低空数码航测测图精度表1为无人机低空数码航测中随机抽取的20个点位坐标,其点位中误差为0.086134m 。3.2 高分辨率卫星遥感影像测图精度表2为高分辨率卫星遥感影像测图中随机抽取的20个点位坐标,其点位

11、中误差为0.952211m 。3.3 点位误差分布图利用M ATLAB 软件编写程序,将以上两组数据分别输入即生成了点位误差分布图,如图3所示,X 、Y 轴分别表示试验数据与标准数据的二维坐标偏移量,落入同心圆中的实验数据点越多则表明其#69#第4期 胡晓曦,等:无人机低空数码航测与高分辨率卫星遥感测图精度试验分析数据精度越高。图3直观地显示了无人机航测数据精度及卫星遥感影像数据精度。表1 无人机低空数码航测点位精度计算表m点号标准点数据无人飞数据坐标差点位误差XYX Yv X v Y 1*.266*.236*.229*.2770.036775-0.0405500.0547422*.683*.

12、504*.741*.456-0.0579200.0472790.0747693*.212*.953*.226*.962-0.013890-0.0092200.01667304*.504*.136*.473*.2420.031275-0.1067300.1112155*.848*.913*.847*.8760.0008690.0376470.0376576*.571*.911*.643*.028-0.071320-0.1165300.1366277*.091*.106*.078*.1090.012743-0.0025500.01299608*.450*.119*.497*.056-0.04728

13、00.0628760.0786699*.529*.498*.570*.46-0.0406900.0380270.05569010*.900*.959*.811*.9550.0883250.0034120.08839111*.721*.600*.723*.646-0.002140-0.0458000.04584812*.104*.487*.150*.433-0.0458700.0541200.07094513*.627*.712*.714*.726-0.086680-0.0143100.08785714*.593*.424*.629*.505-0.035460-0.0813800.0887671

14、5*.311*.688*.450*.706-0.139300-0.0179000.14044916*.509*.146*.497*.1180.0117890.0279780.03036017*.262*.911*.379*.897-0.1163800.0144780.11727618*.719*.207*.602*.2820.117246-0.0749300.13914219*.530*.300*.526*.3850.003947-0.0855400.08562620*.341*.355*.275*.3160.0665850.0390880.077210表2 高分辨率卫星遥感点位精度计算表m点

15、号标准点数据遥感数据坐标差点位误差XYX Yv X v Y 1*.266*.236*.448*.3280.818148-0.0923400.8233422*.683*.504*.392*.6990.2908340.8041220.8551003*.212*.953*.603*.7280.6082250.2247170.6484104*.504*.136*.966*.6010.538056-0.4657300.7116255*.848*.913*.273*.5190.5742320.3943550.6966056*.571*.911*.012*.1290.5587580.7821970.9612

16、717*.091*.106*.033*.467-0.9425100.6394771.1389728*.450*.119*.914*.262-0.464320-0.1432800.4859259*.529*.498*.973*.013-0.4440000.4844640.65714610*.900*.959*.000*.660-0.100310-0.7008900.70802611*.721*.600*.211*.1400.5096020.4600840.68656512*.104*.487*.293*.162-0.1895000.3247900.37603213*.627*.712*.688*

17、.401-0.0608400.3111230.31701614*.593*.424*.919*.0800.6745660.3433240.75690915*.311*.688*.862*.3730.4482940.3149210.54785316*.509*.146*.300*.2310.208412-0.0847000.22496717*.262*.911*.543*.2520.7190810.6596990.97584818*.719*.207*.213*.4660.506413-0.2584700.56855919*.530*.300*.978*.982-0.4481200.317392

18、0.54913920*.341*.355*.061*.4820.280067-0.1272400.307615(下转第74页#70#测 绘 工 程 第19卷3特色功能:主要用于房地产政策法规信息发布检索等。4统计报表:汇总各种房地产信息数据,分类统计报表,为政府决策提供服务。6 结束语经过近一年多的努力,全市数字化房产分幅平面总图已转绘完成,旧的房产单元档案大部分已存入房产测绘数据库。利用房地产信息管理系统完成了吉林市新开发已竣工项目的房产测绘工作。外业在CORS 系统下测绘房产图,内业在系统软件下测算房产面积速度快、成果精度高。房产管理平台运行平稳,服务管理窗口工作效率明显提高,受到好评。大

19、量的房产信息数据,不需要人工统计,在房地产信息管理平台随时可以点出,为领导决策提供了准确可靠的信息数据。但老的电子版房产单元档案存入房产测绘数据库时,还有一些具体问题需要研究解决,更先进的数据库动态更新转换功能有待开发研究。房产测绘引入CORS 系统,极大地方便了房产测绘工作,成倍的提高了房产测绘的工作效率,加快了房地产信息管理系统的创建速度。先进的房产面积计算软件和房产管理软件是房地产信息管理系统的重要组成部分。房地产信息管理系统的创建,提高了房产管理部门的管理水平和服务能力。房地产信息管理系统是房产信息进入城市地理信息系统的直接通道,房产测绘人通过这条通道向社会提供准确、可靠的测绘数据成果,服务社会。参考文献1胡立新,汤仲安.湖南CO RS 建设的战略构思与对策思考J.测绘工程,2009,18(3:61-64.2曹先革,杨金玲,徐廷鹏.W ebG IS 技术在数字城市规划系统中的应用J.测绘工程,2009,18(5:38-40.3吕永江.房产测量规范与房产测绘技术M .北京:中国标准出版社,2002.4吕永江.GB/T 179861-2000房产测量规范S.北京:中国标准出版社,2001.5王磊.面向对象特征的城市空间数据库动态更新机制研究与实现J.测绘工程,