一种改进Swin Transformer网络的资源三号水体提取方法

针对传统的水体指数法和监督分类法在对卫星影像进行水体提取时经常出现错分的问题,提出一种改进Swin Transformer网络的资源三号影像水体提取方法,并对其特征金字塔的构建进行优化。其中,结合PANet算法原理快速融合特征金字塔顶层信息和底层信息,通过融合不同尺度的信息提高对水体特征提取的效果;利用Swin Transformer网络包含的滑动窗口分割和循环位移操作来减少训练时的计算复杂度。通过混淆矩阵计算得到该方法对城区、郊区和山区水体提取结果的总体精度、Kappa系数、F1-score指数,分别在90.14%~96.52%之间、0.80~0.88之间、0.81~0.87之间,证明该方法对资源三号卫星影像进行水体提取的有效性与可靠性。

资源三号卫星DSM精度评估

本文主要验证资源三号卫星生产数字表面模型(DSM)产品精度。利用整体精度评价指标对平差后DSM产品进行了精度评价。实验结果表明,ZY301、ZY302、ZY303生产的DSM产品精度依次提高,均方根误差分别为1.85 m、1.70 m、1.55 m;同一颗卫星11—12月比9—10月的立体像对生产的DSM数据精度高;基于前-后视立体影像生产的DSM产品的高程精度明显优于基于前-正视和基于后-正视立体影像生产的产品。

基于资源三号多光谱影像的云顶高度估计

通常来说,云对于高分辨率光学卫星影像来说是一种无效区域,需要避免成像并消除。然而,对于气象分析来说,云顶高度的估计在大气运动和天气预报等领域都具有十分重要的意义。基于资源三号测绘卫星多光谱影像波段之间的视差,文章提出了一种高精度云顶高度的估计方法。在严格分析云顶高度估计的误差因素即内方位元素误差、外方位元素误差、匹配误差、云移动、DEM误差等影响的基础上,提出了相应的优化与补偿方法。由于内方位元素误差对每列影像的影响相同,提出了基于无云区域估计内方位元素误差的方法;鉴于每行影像的外方位元素误差相同,提出了基于无云区域估计外方位元素误差的方法;考虑到多光谱波段之间相近的成像几何,通过相位相关的方法获取高精度的视差;在假设云静止的条件下,云顶高度估计的理论精度为96 m。通过阿兹劳和乌兹别克斯坦两个地区的多光谱影像进行实验,验证该方法的可行性。该方法还可进一步应用于云的检测。

基于资源三号卫星的境外数字高程模型生产

基于“数字湄公河地理空间框架建设示范项目”,本项目选取老挝万象市作为试验区域,利用国产卫星资源三号影像数据,开展境外1∶50 000比例尺数字高程模型生产试验,并进行实地精度检验,为未来我国开展全球1∶50 000比例尺3D数据生产提供有益的借鉴。

资源三号测绘卫星三线阵成像几何模型构建与精度初步验证

根据资源三号测绘卫星的总体设计,分析资源三号卫星高精度几何处理的关键问题,结合资源三号测绘卫星几何特性,提出基于虚拟CCD线阵成像技术的资源三号测绘卫星成像几何模型。利用资源三号卫星第一轨影像大连地区数据,完成前视、正视、后视的传感器校正产品的生产试验,不同控制点情况下进行平差试验,初步生产该地区的数字表面模型(DSM)和数字正射影像(DOM),精度验证结果表明在试验区四角布设控制点的情况下DOM平面精度优于3m,DSM高程精度优于2m。与国外相近分辨率的卫星相比,资源三号测绘卫星可以达到较高的几何精度。

资源三号测绘卫星三线阵影像高精度几何检校

高精度几何检校是测绘卫星实现立体测图的关键。提出了用于星载光学卫星在轨几何检校的严密成像几何模型,推导了多线阵CCD拼接的内方位元素模型,在此基础上构建基于偏置矩阵及内方位元素模型的多检校场联合几何检校模型和几何检校方案。针对我国第一颗民用测绘卫星资源三号,利用华北多个地区1∶2000的数字正射影像和数字高程模型对资源三号三线阵影像进行几何检校,利用河北安平靶标区域三线阵数据进行验证。结果表明,采用本文的方案,资源三号测绘卫星无控制点平面定位精度优于20 m,利用靶标控制点的平面定位精度优于0.6 m,高程精度优于0.5 m,达到资源三号测绘卫星所能达到的理论极限精度;并验证了资源三号三线阵相机并不存在镜头光学畸变,只是存在主距变化、CCD排列旋转等引起的线性误差。

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

资源三号测绘卫星为了获取较大的幅宽和较高的空间分辨率,其三线阵相机和多光谱相机采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面影像。如直接提供分片的CCD影像产品,用户难以使用。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题,拼接后的影像不仅视觉无缝,同时几何无缝。该产品同时解决了多光谱波段间配准的问题,且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计。该产品消除了大部分畸变,故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行验证,试验区三线阵传感器校正产品RFM替代精度优于1%像元,无地面控制点立体定位精度优于15 m,带控制点平面误差在3 m以内,高程误差在2 m之内,且三线阵平差平面定位精度要优于两线阵。

资源三号测绘卫星影像产品精度分析与验证

资源三号测绘卫星提供了多种影像产品以满足不同用户的需求。首先介绍资源三号测绘卫星多级影像产品及其制作方法,其中传感器校正产品、系统几何纠正产品、精纠正产品均带有理函数模型(rational function model,RFM),可进一步平差生产4D产品。利用登封和安平地区资源三号测绘卫星数据验证多级影像产品的定位精度和利用其制作的数字表面模型(digital surface model,DSM)和正射纠正产品(geocoded terrain corrected,GTC)的精度,系统几何纠正产品与传感其校正产品精度相同,精纠正产品无控定位精度较高,而系统几何纠正产品与精纠正产品的平差精度与传感器校正产品的精度相同。利用资源三号测绘卫星数据制作的登封地区DSM和GTC的平面中误差为2.5 m,高程中误差2.5 m,安平地区平面中误差1.6 m,高程中误差1.5 m,高程精度满足1∶50 000 DEM一级精度要求,平面精度满足1∶50 000 DOM的精度要求。

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。

资源三号卫星靶标法绝对辐射定标与验证分析

为获取资源三号卫星高精度绝对辐射定标系数,文章采用一种基于光谱特性均一的多级灰阶靶标在轨定标方法,实现了ZY-3卫星的在轨辐射定标。首先设计靶标法辐射定标技术流程,分析了灰阶靶标实测反射光谱的波动误差,并基于同步试验获得了ZY-3卫星定标系数,最后利用实验室定标系数和场地实测数据对新的定标结果进行了真实性检验。结果表明:基于多级灰阶靶标的定标方法不确定度小于4.71%,获取的定标系数精度可靠;ZY-3卫星自发射以来载荷辐射性能稳定性较好,与发射前定标系数相比,除多光谱相机蓝、绿波段变化了11.76%和5.07%以外,其余载荷波段变化小于1%。

资源三号测绘卫星多光谱影像高精度谱段配准

针对ZY-3多光谱影像各谱段共视场扫描成像特点,提出基于在轨检校内方位元素的虚拟CCD重成像算法,通过虚拟CCD重成像技术实现单谱段CCD影像的无缝拼接及多谱段的高精度谱段配准。采用河南登封区域及天津区域的ZY-3多光谱影像对ZY-3多光谱相机进行在轨几何检校,利用河北安平区域的30个高精度靶标控制点验证了检校结果的正确性;进一步利用检校后的内方位元素对河北安平区域、兰州区域的ZY-3多光谱影像进行虚拟CCD重成像,采用靶标点验证方法以及高精度配准验证方法对虚拟CCD重成像影像的谱段配准精度验证,谱段配准精度均优于0.2像元。

资源三号多光谱传感器场地辐射定标与验证

基于敦煌辐射校正场,利用高、中两类定标场地,采用反射率基法对资源三号卫星多光谱传感器进行在轨场地绝对辐射定标,获取多光谱传感器的2013年绝对辐射定标系数,并与2012年定标结果进行对比分析。同时,利用2013年7月1日Landsat 8的operational land imager(OLI)影像对资源三号卫星多光谱传感器进行交叉定标,验证定标系数的可靠性。结果表明,一年来资源三号卫星多光谱传感器各波段性能存在1%~8.5%的变化;交叉定标和场地定标的结果有较好的一致性,说明定标结果具有较高的可信度。

资源三号卫星传感器校正产品定位精度验证与分析

在已有对资源三号(ZY-3)卫星遥感影像质量初步验证工作的基础上,选择同时具有平地和山地的典型实验区影像,进一步深入研究并验证ZY-3卫星传感器校正产品的定位精度。以在实验区外业测量的高精度GPS点作为控制点及检查点,通过区域网平差算法对传感器校正产品自带的有理多项式系数进行精化,消除系统误差;通过自动生成数字表面模型(DSM)和正射影像(DOM),验证其平面测图和立体定位精度,分析地形、控制点数量与分布对精度的影响。实验结果表明:在地形平坦地区,ZY-3卫星数据的平面定位精度可达1.476 m,高程定位精度可达2.213 m;在地形起伏较大的山区,平面定位精度可达1.506 m,高程定位精度可达2.895 m。该精度能满足1∶5万比例尺DEM及DOM制作要求,并可用于1∶2.5万比例尺地形图的修测。

基于资源三号影像的森林蓄积量估测遥感因子选择

以内蒙古旺业甸林场为研究区域,以资源三号(ZY-3)卫星遥感图像为数据源,通过对影像进行处理,获取对应样地的波段光谱值、光谱组合值及地形因子信息等遥感因子。基于对各遥感因子的信息量分析、多重相关性危害分析及应用残差平方和的方法对遥感因子进行筛选,实验结果表明:ZY-3影像提取的12个遥感因子中,单波段因子中ZY3的信息量最大,波段组合中ZY(2-3)/ZY4的信息量最大,地形因子中高程的信息量最大,ZY-3的波段、波段组合和地形因子间存在多重相关性,去掉ZY(2-3)/(2+3)和坡度因子后,多重相关性的危害大大降低,可以满足进一步建立蓄积量遥感反演模型要求。

资源三号卫星多光谱图像特征分析和质量评价

针对资源三号卫星(ZY-3)多光谱图像数据展开图像辐射特征和质量评价研究,通过与SPOT5 HRG(high resolution geometric)多光谱数据对比分析,利用值域、均值和标准差等影像灰度统计信息分析ZY-3与SPOT5图像质量在不同地理区域的差异;通过计算相关系数分析波段之间的相关性,选取不同区域内的典型地物直方图进行对比,以反映多光谱影像的辐射特征;通过计算均质性、对比度、信息熵和角二阶矩评价ZY-3和SPOT5影像的纹理特征,并从影像地理要素视觉特征方面比较2种卫星图像的质量,作为用户选取和使用ZY-3图像的参考。实验结果表明:ZY-3多光谱图像的质量较好,在波段相关性方面,ZY-3在除植被外的水体和建筑物等要素信息提取能力上优于SPOT5;在纹理特征方面,ZY-3也比SPOT5有更好的显示效果,可用做中、小比例尺国土资源等领域应用的基础图像。

“资源三号”高分辨率立体测绘卫星三线阵相机设计与验证

2012年1月9日,中国第一颗民用高分辨率立体测绘卫星——"资源三号"卫星在太原卫星发射中心成功发射,星上装载的三线阵相机可以获取2.1m地面像元分辨率(正视相机)和3.5m地面像元分辨率(前/后视相机)全色影像。文章介绍了三线阵相机的组成及工作原理、关键技术及实现情况、在轨运行和测试情况,给出了在轨测试的初步结果。在轨运行情况表明:相机设计合理,成像品质优异,各项指标满足1∶50 000制图应用的要求,实现了内方位元素的高精度稳定,对卫星定位精度达到国际先进水平发挥了关键作用。

利用多光谱影像检测资源三号卫星平台震颤

卫星平台震颤是影响高分辨率卫星成像质量的因素之一,会引起影像模糊和内部畸变。本文从资源三号卫星多光谱相机的成像特点和多光谱影像配准误差影响因素入手,理论推导和仿真分析了卫星平台震颤对配准误差的影响规律,在此基础上提出了基于多光谱影像高精度密集匹配的平台震颤检测方法和流程,最后利用不同波段、不同时间的成像数据进行试验。试验结果表明资源三号卫星在试验数据成像阶段存在约0.6Hz的平台震颤,且垂轨方向震颤幅值大于沿轨方向,同时引起波段间相同频率周期性配准误差。检测结果为进一步提高资源三号处理精度提供了可能,也为卫星平台震颤源的分析和优化卫星平台设计提供了重要参考依据。

利用资源三号测绘卫星立体像对提取 DEM 及精度评价--以神东矿区大柳塔矿为例

作为中国第一颗高分辨率民用三线阵立体测图卫星,资源三号卫星的立体测绘功能引人注目。而在矿区,环境治理与灾害防治对地形数据则有着迫切需求。本文以神东矿区大柳塔矿为试验区,利用资源三号卫星前后视立体像对提取DEM,并对其精度进行评定。结果显示,神东矿区大柳塔矿DEM高程精度可达4.28 m,表明资源三号测绘卫星生产DEM精度较高,可与同类国外卫星媲美,在矿区大有可为。

资源三号卫星境外高精度定位方法研究

针对资源三号卫星境外高精度定位的实际需求,在缺乏境外地面控制点数据的情况下,采用美国华盛顿地区几何定位精度较高的商业卫星World View影像作为控制数据对其进行系统误差检校和精度评价。试验表明,资源三号卫星在美国华盛顿地区的平面精度约为16.702 m,高程精度约为2.435 m。在中心布设一个控制点剔除系统误差后,可以显著提高卫星的平面定位精度。

资源三号卫星在地质灾害调查评价中的应用 ——以宝鸡黄土区为例

国产卫星特别是国产高分辨率卫星的发展为地质调查领域的卫星遥感应用研究注入了新的活力,展现了良好的应用效果.利用所获取的宝鸡地区2013年和2014年2 a的资源三号卫星（ZY-3）影像数据,开展地质灾害体调查,同时提取了地形地貌、活动断裂、水系、植被、人工工程等孕灾环境因子信息,并结合宝鸡地区岩（土）体数据、降雨量数据利用信息量模型开展地质灾害易发性、危险性评价.结果表明,此次应用为黄土滑坡区利用国产高分辨率卫星开展地质灾害调查、监测与评价提供了一个良好的示范作用.