资源三号卫星DEM数据精度分析及其在电力工程勘测中的应用

胡守超 刘伟

摘 要：作为我国首颗民用高分辨率立体测绘卫星，资源三号卫星可以高效快捷地获取较高精度的地形数据，具有广阔的应用前景。为验证资源三号卫星数据在电力工程勘测中的应用效果，本文选取某风电场测绘项目进行测试，利用已有的数据成果进行验证，对资源三号卫星DEM数据的高程精度进行了评估，并与STRM DEM的高程精度进行了对比，结果表明，资源三号卫星DEM数据精度优于STRM DEM，在电力工程勘测设计阶段可以发挥较好的辅助作用。

关键词：资源三号卫星 电力工程勘测 高程精度

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（b）-0003-02

在电力工程勘测设计各阶段，地形数据均为重要的基础数据，目前，地形数据主要来自现场实测与遥感测量，但传统的工程测量及航空摄影测量成果获取周期长，勘测成本高，难以满足工程前期对地形数据的需求。

随着卫星空间测绘技术的发展，高分辨率卫星影像的研究和应用取得了较大的发展，其影像分辨率、测图精度越来越高，应用范围越来越广。资源三号卫星是我国首颗民用高分辨率光学立体测绘卫星，集测绘和资源调查功能于一体，可实现对全球南北纬80°以内地区无缝覆盖。

与现有的资源类遥感卫星相比，资源三号测绘卫星图像分辨率高、图像几何精度和目标定位精度较高，可长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国乃至全球大部分区域高分辨率影像，其具有较强的立体测图能力，具备在工程上应用的潜力。

1 数据处理

1.1 资源三号卫星数据

资源三号卫星装载2.1m分辨率正视全色CCD相机、3.5m分辨率前后视相机及5.8m分辨率多光谱相机，单幅影像有效宽度大于50km，立体像对有效宽度大于45km。

利用卫星影像进行地表三维信息的提取，首先需要建立传感器成像的数学模型。RPC模型是一种能获得和卫星遥感影像严格成像模型近似一致精度的、形式简单的概括模型，其实质是有理函数模型。它用有理多项式函数来拟合严格的几何模型，使几何模型处理简化，易于计算，并独立于传感器。使用RPC参数和仿射变换参数进行定向，只需少量的控制点（单幅影像4～6个）便能达到较高的定向精度。

1.2 数据处理流程

资源三号卫星数据处理流程如图1所示。

1.2.1 数据准备

建立卫星影像处理工程，定义坐标系并设置影像匹配、DEM、DOM和等高线等相关参数，引入影像数据和RPC参数。

1.2.2 空三定向

量测控制点的像点坐标（无控制点时添加一定数量的连接点）进行绝对定向，解算仿射纠正系数。

1.2.3 4D产品生产

利用匹配好的模型，可进行立体测图、DEM生成与编辑及DOM制作等操作。

2 数据测试

2.1 测试方法

选取已完成风电场地形图测绘项目进行数据测试，利用已有的大比例地形图成果数据，选取一定数量的检查点，与利用资源三号卫星数据获取的成果进行对比，计算二者的差值。中误差计算公式：

其中，m为高程中误差，?i为资源三号卫星数据成果与选取检查点的高程差值，即各点的高程误差，n为点的个数。

下载测量区域的STRM DEM数据，利用控制点计算平面坐标与WGS84经纬度的转换关系，将STRM DEM与资源三号卫星影像处理成果统一在同一坐标系统和高程系统下，对二者的精度进行对比分析。

2.2 测试区域及数据情况

选择内蒙古某风电项目为测试区域。该风场位于内蒙古东部，南北长约10km，东西长约12km，地形以山地为主，平均海拔1100m，地表植被覆盖较少，经数据处理获取的地表模型基本能够真实反应现场地形情况。该区域已有采用无人机低空摄影测量获取的大比例尺地形图成果，将其作为真值进行对比分析。

收集包含测区的资源三号卫星影像1景。整个测区共测量外控点16个，选取定向点9个，检查点7个，定向结果见表1。

经数字地面模型匹配，得到所需的DEM数据，基于DEM数据提取等高线及高程点等地形图要素，可用于后续风资源分析及风机预选址。

2.3 精度分析

利用已有的大比例尺地形图成果，按100×100格网选取检查点，高程差值的均值为0.28m，高程中误差为3.08m，差值小于1m的点占58%，说明DEM成果在大部分区域具有较高的可靠性，但DEM成果存在一定数量的粗差点（即大于2倍中误差的点），粗差占比0.5%。高程差值分布情况如图2所示。

由于测区植被覆盖较少，资源三号卫星数据受植被影响较小，可以获取较高精度的DEM成果。受影像分辨率及数据质量等因素的限制，对于地势陡峭区域及地形的细微变化，资源三号卫星数据成果无法准确反映，可能会导致较大的偏差。

对比STRM DEM与检查点高程的差值，STRM DEM高程中误差为3.89m，与资源三号卫星DEM成果相差不大，但其误差最大值接近30m。二者误差统计情况如图3所示，资源三号卫星DEM成果明显优于STRM DEM的应用效果。

3 结语

利用资源三号卫星数据，可以获取较高精度的DEM数据，成本造价低，获取便捷，卫星覆盖范围广，成图效率高。利用该数据，可以较好地反映地形起伏情况，充分了解工程现场情况，为国外工程等无法获取更好影像数据的地区，提供了一种方便快捷的解决方案。但由于资源三号卫星影像分辨率较低，影像清晰度不高，高程精度有限，因此只能将其用于对高程精度要求不高的阶段，如项目的可行性研究阶段，或将其作为一种辅助手段，如在输电线路工程中，可以在勘测过程中预判重点关注区域，有针对性地对危险点进行测量，在一定程度上减少外业工作量。

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