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摘要：资源三号卫星是我国第一颗民用高分辨率立体光学传输型卫星。通过正射纠正、DSM提取、数据融合等实验，对其测绘性能进行初步统计和分析，表明资源三号卫星影像的测绘性能良好，可以满足测绘专业对高分辨率原始数据的指标要求，有效缓解我国当前的航天测绘数据源供需矛盾。
关键词：资源三号测绘卫星；系统几何纠正产品；精纠正产品；核线影像
引言
资源三号测绘卫星是中国首颗民用高分辨率光学传输型立体测图卫星，主要搭载有一台地面分辨率２．１ｍ的高分辨率正视全色延时积分成像（ＴＤＩＣＣＤ）相机、两台地面分辨率优于３．６ｍ的前视、后视全色ＴＤＩＣＣＤ相机和一台地面分辨率优于６．０ｍ的正视多光谱相机。资源三号测绘卫星集测绘和资源调查功能于一体，用于长期、连续、稳定、快速地获取覆盖全国的高分辨率立体影像和多光谱影像以及辅助数据，生产全国基础地理信息１∶５万测绘产品，开展１∶２．５万以及更大比例尺地图的修测和更新，开展国土资源调查和监测（参见ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｓａｓｍａｃ．ｃｎ／ｐｏｒｔａｌ＿ｓｐａｃｅ）。因此与采用国外商业卫星遥感影像进行测图相比，建立中国自主的测绘卫星的成像几何模型，进而生产影像产品和测绘产品，是卫星测绘应用的核心技术问题。
1资源三号测绘卫星影像产品
资源三号测绘卫星搭载了前后下视３台全色相机和１台多光谱相机，其中前后视相机地面分辨率为３．５ｍ×３．７ｍ（垂轨向３．５ｍ，沿轨向３．７ｍ），下视相机地面分辨率为２．１ｍ，多光谱相机分辨率为５．８ｍ。为了获得立体影像，前后视相机与下视相机的夹角为±２２°，对应的基高比为０．８８。卫星一次过境即可获取三视立体影像和多光谱影像，影像可以组成同轨立体。
1.1系统几何纠正产品与精纠正产品
系统几何纠正产品是在传感器校正产品的基础上按照一定的地球投影，以一定地面分辨率投影在地球椭球面上的几何产品，因此，系统几何纠正产品与传感器校正产品之间存在一一对应关系。利用该对应关系和传感器校正产品的成像几何模型，可以建立系统几何纠正产品上像素点与地面点坐标之间的转换关系。
精纠正产品是在系统几何纠正产品或传感器校正产品的基础上，利用一定数量的控制点消除了部分轨道和姿态参数误差，将产品投影到用户选择的投影和参考大地基准下的几何影像产品。精纠正产品的三维几何模型和系统几何纠正产品的几何模型的制作方法一致，不同的是精纠正产品在传感器校正产品的影像上利用控制点和像方的多项式模型消除了轨道和姿态的误差，提高了定位精度。而基于像方的仿射变换模型在理论分析和试验数据试验中表明，其要求控制点４角点布设，４个控制点即可满足平差精度需要，控制点在高程上没有要求。
1.2核线影像产品
核线影像可以应用于立体观测并将匹配搜索由二维降低为一维，加快了匹配速度，提高了匹配可靠性，因此广泛应用于摄影测量领域。由于线推扫式传感器在成像过程中，每行影像都有其自身的投影中心，故由核面与影像相交获取的核线不再存在。对于仅附带ＲＦＭ的线推扫式传感器影像产品来说，由于ＲＦＭ参数没有物理意义，无法直接推导核线方程。因此利用端点增长获取核线轨迹，并用曲线拟合的方式获取核线方程。依据核线方程，对影像进行重采样获取核线影像，并计算对应的有理多项式模型。核线影像是一种特殊的几何纠正影像，其将地形起伏引起的像点位移纠正到ｘ方向，而其质量好坏则由残余上下视差进行评价。
2试验及初步统计
2.1试验方案
资源三号测绘影像产品中的传感器校正产品、系统几何纠正产品和精纠正产品均带有ＲＦＭ。而ＲＦＭ是一种替代模型，模型替代精度是检查几何模型是否准确的关键性指标。传感器校正产品作为资源三号测绘卫星的基础产品，其模型精度已经得到了验证。
本文将主要分析系统几何纠正产品和精纠正产品的ＲＦＭ替代精度。资源三号测绘卫星作为一颗民用测绘卫星，构建立体模型，获取区域的４Ｄ产品（ＤＥＭ、ＤＯＭ、ＤＬＧ和ＤＲＧ）是其重要应用目的。传感器校正产品，系统几何纠正产品和精纠正产品均可构成立体模型，立体模型的精度主要由平差结果体现。资源三号测绘卫星组成立体的模式包括两线阵立体和三线阵立体两种模式，三线阵立体相比于两线阵立体提高了平面定位精度，而未提高高程的精度，ＳＰＯＴ５利用ＨＲＳ和ＨＲＧ同时平差时，也有类似的结论。
针对线阵列推扫式传感器，定位误差模型主要包括以下３种：基于物方的仿射变换模型、基于像方的多项式模型和轨道姿态改正模型。这３种改正模型均能应用于严密成像几何模型和有理多项式模型。且其应用对象既包括传感器校正产品也包括系统几何纠正产品和精纠正产品，但分析的误差模型均针对传感器校正产品。
2.2试验设计与分析
2.2.1无控条件下的定位精度检测和DSM提取
在无控制点参与解算的条件下，直接利用影像信息文件对卫星轨道模型进行初始定位，在此基础上进行正射影像纠正和DSM提取，然后利用外业实测的8个控制点成果检核其平面精度及高程精度。
2.2.2全色与多光谱影像融合及效果显示
将资源三号卫星影像的前视3.5米全色影像、下视2.1米全色影像分别与6米多光谱影像进行配准，配准精度控制在0.3个像元内，然后采用PANSHARP算法进行影像融合。
2.3ＲＦＭ模型传感器校正产品精度
利用２.４节的处理技术，对大连地区资源三号测绘卫星的三线阵数据进行ＲＦＭ模型替代严密几何模型的精度试验，采用４００像素×４００像素的像面格网，采用高程分层为１５，求解分母不相等的三阶ＲＦＭ模型参数。资源三号测绘卫星正视的ＲＦＭ模型替代严密几何模型的精度０.０４％像素，前视和后视均为０.１％像素，因此资源三号测绘卫星前正后视传感器校正产品的ＲＦＭ模型替代严密几何模型的精度均优于５％像素，满足摄影测量生产的需求。
2.4试验分析
ＧＥＣ和ｅＧＥＣ均带有分母不相同的三阶有理多项式模型，其ＲＦＭ参数是基于地形无关的方式求解的。利用虚拟控制格网和虚拟检查格网即可求解出ＲＦＭ参数并评估模型替代精度。安平和登封地区三视相机的ＧＥＣ产品的ＲＦＭ替代最大误差小于３×１０－５像素，中误差小于６×１０－６像素。而ｅＧＥＣ产品是在ＧＥＣ产品的基础上添加了仿射变换模型。因此，其ＲＦＭ替代模型精度与ＧＥＣ产品的ＲＦＭ替代模型精度几乎相同，且残余误差分布特性也近似。
结语
综上，从目前对试验结果分析看，资源三号卫星影像在测绘性能方面表现良好，可以满足测绘专业对高分辨率原始数据的指标要求，有效缓解我国国民经济建设和发展中航天测绘数据源供需矛盾。
参考文献
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