高分七号与资源三号卫星联合服务机场净空监测_刘冬枝.pdf
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1、测绘通报2023 年第 6 期引文格式:刘冬枝,许庆领 高分七号与资源三号卫星联合服务机场净空监测 J 测绘通报,2023(6):138-141 DOI:10 13474/j cnki 11-22462023 0182高分七号与资源三号卫星联合服务机场净空监测刘冬枝,许庆领(自然资源部重庆测绘院,重庆 401120)摘要:针对机场净空监测 DSM 生产需求,本文基于高精度控制资料对高分七号(GF-7)卫星影像进行立体匹配,得到 DSM 数据,但高层、超高层建筑匹配效果不佳,人工立体编辑工作量较大,因此对 GF-7 与资源三号(ZY-3)卫星影像进行联合区域网平差,采取多视准核线影像匹配、全局优
2、化遮挡检测与视差空洞修补等技术,立体匹配得到高精度 DSM 数据,有效提取出高层、超高层建筑,为机场净空监测提供了基础空间数据。关键词:联合区域网平差;多视准核线影像匹配;全局优化遮挡检测;视差空洞修补中图分类号:P237文献标识码:A文章编号:0494-0911(2023)06-0138-04GF-7 and ZY-3 satellites jointly serve airport clearance monitoringLIU Dongzhi,XU Qingling(Chongqing Institute of Surveying and Mapping,Ministry of Natu
3、ral Resources,Chongqing 401120,China)Abstract:According to the DSM production requirement of airport clearance monitoring,the DSM data is obtained by stereo matchingof the GF-7 satellite image based on the high-precision control data in this paper The matching effect of high-rise and super high-rise
4、buildings is not good,and the manual stereo editing workload is large Joint block adjustment is performed on the satellite images ofGF-7 and ZY-3,and technologies such as multi-horizon epipolar image matching,globally optimized occlusion detection and parallaxhole repair are adopted to obtain high-p
5、recision DSM data by stereo matching The high-precision DSM can effectively extract high-riseand super-high-rise buildings,and provide basic spatial data for airport clearance monitoringKey words:joint block adjustment;multi-horizon epipolar image matching;globally optimized occlusion detection;para
6、llax hole repair随着城市经济的发展,城市化进程不断加快。高层、超高层建筑的出现,为一个城市创造了更多向上发展的张力。对于建有民用机场的城市而言,高层、超高层建筑的存在有可能破坏机场净空1,影响民航飞行的安全。重庆江北国际机场净空保护区包括主城多个行政区域,山地城市复杂的地形条件导致净空环境更加复杂。传统的净空人工巡查方式存在范围大、效率低、滞后性等缺陷,无法有效确保机场净空的安全适航环境。将遥感对地观测技术应用于机场净空管理领域,实现对机场净空保护区内建筑物高度变化情况的周期性监测、超高智能评估和自动预警,可为人工巡查提供指导依据,大幅提高净空巡查效率和质量2。利用高分辨率卫星
7、影像匹配生成高精度 DSM 数据,有效获取机场净空保护区的基础空间数据,是机场净空监测的主要依据。本文首先基于高精度控制资料对高分七号(GF-7)卫星影像进行立体匹配,得到 DSM 数据;然后对 GF-7 与资源三号(ZY-3)卫星影像进行联合区域网平差,采取多视准核线影像匹配、全局优化遮挡检测与视差空洞修补等技术,立体匹配得到高精度 DSM 数据,提取高层、超高层建筑,以期为机场净空监测提供基础空间数据。1GF-7 卫星生产 DSM对 GF-7 卫星的前视、后视影像进行立体影像配对,构建立体模型。基于已收集的高精度控制资料(野外控制点或已有 DOM、DEM 成果等)3-4,开展区域网平差并同
8、步更新平差后 RPC 参数文件,对GF-7 卫星进行全自动立体匹配生成 DSM 数据,然后对 DSM 数据进行水域置平、异常值编辑,得到DSM 初步成果。由于 GF-7 卫星姿态、太阳高度角因素产生的地物阴影5 及小面积地物等降低了高层、超高层建筑831收稿日期:2022-07-13;修回日期:2023-03-25基金项目:自然资源部“自然资源科技创新发展”资助项目(12130041)作者简介:刘冬枝(1985),女,硕士,高级工程师,主要研究方向为摄影测量与遥感技术。E-mail:380316976 qq com2023 年第 6 期刘冬枝,等:高分七号与资源三号卫星联合服务机场净空监测高度
9、匹配精度,因此为获取高精度建筑物高度,主要利用立体像对成像原理,在立体测量模式下利用视差原理进行建筑物高度核查,对于不满足精度要求的建筑物在立体环境下进行高度立体反演6、人工编辑,得到符合精度要求的 DSM 成果。流程如图 1 所示。图 1GF-7 卫星生产 DSM 流程2GF-7 与 ZY-3 卫星联合生产 DSMGF-7 卫星采用两线阵立体成像模式7-8,分辨率为前视 0.8 m、后视 0.65 m,立体成像效率较高。但相机安装角为前视 26、后视 5,两台相机夹角达31,在建筑物密集地区或地形起伏较大的山区容易发生遮挡,出现一定范围的匹配盲区。ZY-3 卫星采用三线阵立体成像模式9-10
10、,分辨率最高为正视2.1 m,但 3 台相机能够实现视角互补,对于形状简单的建筑物的所有区域,至少需要两个相机,因此,可以更好地保障 DSM 的精度和连续性。GF-7 与ZY-3 卫星的观测范围如图 2 所示。图 2GF-7 与 ZY-3 卫星观测范围根据 GF-7 和 ZY-3 卫星的不同特点11,首先利用 SRTM 数据辅助 ZY-3 卫星的三线阵影像进行数据处理,得到 DSM、DOM 数据12;然后将获取的DSM、DOM 数据作为控制资料,对 GF-7 卫星的两线阵影像进行控制点采集、高精度联合区域网平差13-14;最后对更新 RPC 后的 GF-7 与 ZY-3 卫星影像进行多视准核线
11、影像匹配15-16,生成高精度 DSM数据,对高精度 DSM 数据进行水域置平、异常值编辑、建筑物高度核查反演,得到高精度 DSM 成果。高精度联合区域网平差是联合生产 DSM 的前提。由于 GF-7 与 ZY-3 卫星的分辨率差异达 3 倍以上,因此需要将 GF-7 与 ZY-3 卫星多视立体影像通过 RPC 实现多视坐标映射,在视差层级进行融合处理,以 GF-7 为主,通过全局优化遮挡检测剔除错误匹配17-19,对遮挡区域进行视差空洞修补20,采取多视准核线影像匹配生成连续性良好的高精度DSM。流程如图 3 所示。图 3GF-7 与 ZY-3 卫星联合生产 DSM 流程3联合生产 DSM
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