基于高分七号影像自动提取东北黑土区侵蚀沟的方法

东北黑土区沟蚀严重且分布面积广,目前对其进行监测大多基于目视解译,自动化程度低,急需一种快速提取方法。本文选取沟蚀严重的黑龙江省宾县马蛇子河流域,基于高分七号影像,以目视解译结果为参照,比较流向边缘检测、机器学习、深度学习3种方法自动提取侵蚀沟的精度。结果表明:①流向边缘检测方法依赖高精度地形数据,高分七号立体像对生成的地形数据垂直精度低,侵蚀沟整体提取精度仅为6.7%,无法用于切沟和浅沟的自动提取;②机器学习方法需要人为设置分割参数并设计分类特征,自动化程度较低,侵蚀沟整体提取精度可达50.7%,对切沟识别精度可达83.1%,但对浅沟识别精度仅为9.2%;③深度学习方法采用端对端的模式,无须人为设计特征提取器,自动化程度高,整体提取精度可达60.8%,对切沟识别精度可达68.1%,对浅沟识别精度可达69.7%。

利用高分七号影像的溢洪道自动识别

溢洪道是重要的水工建筑物,利用遥感影像对其进行智能识别具有重要的科学研究意义和工程应用价值。溢洪道目标对象小、背景复杂,难以与一般建筑物区分,为基于遥感影像的溢洪道目标检测带来了极大的挑战。本文利用国产高分七号卫星影像亚米级空间分辨率优势及其立体成像能力,构建了溢洪道几何立体指数(SGSI)并提出了一种溢洪道自动识别方法。首先经过数据预处理获取融合影像和高精度DSM;然后采用均值漂移(Mean-Shift)算法对融合影像进行分割,提取出分割对象的多维特征并通过多特征联合决策确定目标对象;最后结合目标对象的空间上下文关系对溢洪道图斑进行整合和后处理,从而输出最终识别结果,实现对溢洪道的自动识别。本文选取3个含溢洪道的水库大坝对所提方法进行了验证。试验结果表明,该算法提取的溢洪道边界与参考边界匹配较好,整体精度可达89.23%,能够高效、准确地对溢洪道进行自动识别。

基于高分七号立体影像的西部困难地区测图精度评价

为了评价西部地区山地和高山地区域高分七号立体测图精度,以及验证高分七号激光测高数据精度,本文基于高分七号立体影像,采用多种像控点布点方案进行区域网平差,分析不同方案对精度的影响。结果表明,采用七点法方案进行区域网平差后,立体模型的平面中误差为0.90 m,高程中误差为0.93 m,均满足1∶10000的山地和高山地测图要求,并且验证该地区激光测高数据精度为0.74 m,利用激光测高数据可以提高少地面控制甚至无地面控制点时立体影像的立体测图精度,为今后西部困难地区生产地形数据提供技术支撑。

基于高分七号进行1∶10000基础测绘的研究

高分七号是我国第一颗民用亚米级高分辨率立体测绘卫星[1],按照设计要求,高分七号卫星可以满足民用1∶10 000比例尺利用卫星影像立体测图需求。本文选取新疆阿勒泰地区为试验区,利用获取的高分七号卫星影像数据,采取不同的控制点布设方案进行区域网平差,并根据外业实测的检查点与散点来检测区域网平差成果,提出地形类别为平地区域的最优控制点布设方案,为高分七号在1∶10 000基础测绘中的推广应用提供参考与支持。

基于资源三号影像和高分七号影像的DSM自动匹配效果研究与对比

立体遥感影像为高分辨率、高精度数字表面模型(DSM)的自动提取提供了重要的数据来源。本研究利用资源三号遥感影像和高分七号遥感影像,采用测绘生产软件Inpho7.0进行自动匹配DSM,并对匹配结果进行对比分析。实验结果显示,采用Inpho7.0软件匹配的数据,在影像清晰的地方匹配效果较好,在影像质量不好、有阴影或者弱纹理区域的匹配效果较不理想。其中,在沟谷处资源三号与高分七号成果对比,资源三号的整体细节表达较少,晕渲较为光滑,存在粗差、地貌丢失等情况。但在青藏高原地区常年积雪区,资源三号遥感影像匹配效果优于高分七号。因此,在后续的研究生产中,可针对不同场景和地形地貌特点,选择合适的影像进行编辑处理。

高分七号卫星在地形级实景三维建设中的应用研究

当前,以无人机航测、激光雷达、倾斜摄影及移动测量等方式获取的数据已广泛应用于实景三维中国建设工作。高分七号卫星影像数据作为我国首颗亚米级分辨率光学立体测图卫星,具有高分辨率、高精度等优势。本文通过分析评价不同控制模式下高分七号立体卫星影像区域网平差精度并开展地形数据生产关键技术研究,论证高分七号立体卫星影像在地形级实景三维建设中的可用性,为利用高分七号立体卫星影像开展地形数据生产提供技术方案及技术支撑。

结合野外考察的2022年门源M_(S)6.9地震地表破裂带的高分七号影像特征

2022年1月8日,青海省门源县发生了M_(S)6.9地震。为及时全面了解地震同震地表破裂带的空间分布并准确判定发震构造,文中通过对震后高分七号遥感影像进行解译判读,综合野外考察核实,获得了门源M_(S)6.9地震同震地表破裂带的展布情况,并识别出多种典型的同震破裂地貌,总结了多种同震地貌的影像特征。结果表明,此次地震产生了2条主要的地表破裂带,呈左阶斜列展布。北支主破裂带分布于冷龙岭断裂西段,长约22km,走向100°N~120°E;南支次级破裂带分布在托莱山断裂东段的局部段上,长约4km,走向为N90°E,2条破裂带总长约26km;沿破裂带形成了一系列典型左旋走滑同震地貌,如张裂隙、张剪裂隙、挤压脊、挤压鼓包、左旋纹沟、左旋断错路基等;在此基础上,文中还对冷龙岭地区典型左旋地貌的累积位错进行了测量,并与前人的测量结果作对比研究,得到了较为准确的测量结果。文中基于高分影像对断裂沿线典型的断错地貌开展研究,不仅可为高分七号卫星数据的地质应用积累实例,所得结果也可为未来构造地貌研究提供强有力的数据支撑。

基于高分七号卫星影像数据源生产数字高程模型技术路线探究

数字高程模型作为实景三维中国建设成果的重要组成部分,具有可量、可测、可算的特性,能进行违建范围与面积精准量算、土石方测算、工作量统计等,是自然资源督察执法的分析面板,其具有能推演、能分析的服务功能,可为空间规划编制与研究、方案推演与选择、科学论证与评估等提供科学决策依据,是协同空间规划的推演平台,研究基于高分七号卫星影像数据源生产数字高程模型技术路线可为数字高程模型的制作提供更多途径选择,从而更好地助力实景三维中国建设项目的推进。

高分七号影像大场景DSM生成深度学习方法

立体匹配是利用卫星影像生成DSM的重要步骤,近年来基于深度学习的立体匹配方法有较好的性能,然而,由于模型预测的视差范围固定有限及缺少训练数据,深度学习很少直接用于大场景卫星影像的立体匹配。本文提出了一种分层动态匹配策略,根据上一层匹配结果来动态确定本层影像分块的区域,使左右核线影像块的视差相对较小,利于深度学习模型进行预测;本文提出了一套卫星影像立体匹配样本制作方案,利用人工编辑的DSM或LiDAR点云获取视差真值,构建了一个高分七号立体匹配数据集。使用该数据集和现有数据集训练Stereo-Net和DSM-Net并基于分层匹配策略,实现了结合深度学习技术的高分七号影像高质量DSM生成。3个城市的影像试验表明,本文方法匹配的视差图的平均视差绝对误差为1像素左右,错误视差像素比例不超过3.8%,生成的DSM质量优于传统方法。

基于高分七号卫星影像生产建筑白模

高分七号卫星是我国首颗民用亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星,在建筑密集地区或地形起伏较大的山区易发生遮挡。建筑基底高程、建筑高度提取是生产建筑白模的关键,构建实景三维场景可实现建筑白模的自动生成与可视化。对高分七号与资源三号卫星影像进行多视准核线影像匹配,以高分七号卫星影像为主,通过全局优化遮挡检测与视差空洞修补等技术生成高精度DSM数据,有效获得建筑顶部高程。基于高分七号卫星影像选取建筑物密集区域进行建筑白模生产实验,为后期实景三维中国建设做好技术支撑。

高分七号卫星影像自动化区域网平差

针对高分七号立体卫星影像在稀疏控制点的条件下进行区域网平差需要高精度连接点,而高精度的连接点一般采用人工量测或者采用商业软件自动提取并经过人工目视检查的方式进行获取,无法使区域网平差过程完全自动化的问题,提出了首先利用SIFT自动提取影像上同名像点,然后根据影像RPC进行地理位置约束剔除误差点,最后在区域平差迭代过程中每次删除像方残差大于指定阈值的同名像点,直到所有同名像点均满足需求后重新进行区域网平差解算,实现高分七号卫星影像自动化区域网平差。基于高分七号卫星影像自动化区域网平差研究结果表明:此方法不仅可以使高分七号卫星影像的平面精度从174 m提高到1.3 m,高程精度从111 m提高到3.4 m,还能够使区域网平差过程自动化。研究结果还可应用于通用卫星区域网平差、立体卫星核线影像生成等方向。

高分七号立体测绘数据在1∶1万基础地理信息更新中应用

我国首颗亚米级立体测绘卫星,高分七号在1∶1万基础地理信息数据更新具有精度高、成本低、覆盖广、更新快等优势,本文结合1∶1万基础地理信息更新的业务标准与规范,探索了基于高分七号立体测绘数据开展1∶1万基础地理信息更新的技术流程与方法,验证其在1∶1万基础地理信息数据更新中的测图精度和适应性。结果表明,利用高分七号立体测绘数据开展1∶1万基础地理信息更新,其测图精度较高,可作为省级1∶1万基础地理信息资源数据更新应用数据源推广使用。

基于高分七号卫星影像的立体测图研究

利用高分辨率卫星影像进行1∶10000 DLG数据生产,对省级基础测绘成果更新具有重要研究价值。文章结合亚米级高精度立体测绘卫星——高分七号卫星影像,通过布设不同数量像控点进行RPC空三处理,并经过外业实地检查,对空三后模型精度以及DLG成果精度进行检测。试验证明,模型精度并不完全取决于像控点的数量多少,更多依赖的是像控点布设的方式、布设是否均匀、影像中心是否布设像控点等,并且基于区域网模型的DLG成果精度要优于单景模型DLG成果。

面向自然资源监测的高分七号卫星在轨应用评价

为测试高分七号遥感影像数据在实际生产应用中的情况,本文基于第三次全国国土调查矢量数据成果,分别套合高分七号、高景一号、高分二号数字正射影像,对比提取土地利用图斑,并对成果进行对比评价分析,发现高分七号卫星数据提取建设用地边界信息的能力优于高景一号和高分二号,可满足土地利用变更调查、基础性地理国情监测一类区数据保障要求。

高分七号卫星立体影像无地面控制区域网平差与精度验证

开展基于高分七号卫星(GF-7)立体影像的无控区域网平差精度分析验证,对GF-7能否实现1∶1万比例尺立体测图具有重要意义。文章选取了覆盖中国河北太行山地区的GF-7立体影像和激光点作为实验数据,开展无地面实测控制点条件下的区域网平差实验。结果表明,在无激光点辅助的情况下,实验影像在各类地形及整区的平面精度均满足1∶1万比例尺测图要求,但高程精度超限。采用激光点作为控制与立体影像开展联合区域网平差后,实验影像平面和高程精度均满足1∶1万比例尺测图要求。因此,在无地面实测控制条件下,利用GF-7激光点作为高程控制,GF-7影像几何精度可满足1∶1万比例尺立体测图精度要求,这对未来开展全球范围1∶1万比例尺地理信息资源建设具有重要意义。

大面积平坦区高分七号卫星影像无控成图研究

针对大面积平坦区域卫星影像无控成图精度低的问题,利用已有数字正射影像图和数字高程模型作为纠正底图控制数据,对高分七号卫星在轨测试数据开展了无控高精度成图研究。实现了高分七号卫星影像基于有理函数模型的快速数字微分纠正、配准融合、色彩校正,并统计分析了利用前、后视全色立体影像生成数字表面模型方式纠正和仅利用后视全色影像、已有数字高程模型单独纠正的精度,验证了在大面积平坦区域,无地面控制点的情况下,快速纠正高分七号卫星影像,生成平面位置精度满足1∶10 000成图要求的数字正射影像,高程精度满足1∶25 000的数字高程模型制作要求的可行性。试验生成的数字正射影像色调自然、纹理清晰、分辨率高达0.6 m,既满足1∶10 000数字正射影像成图要求,又节约人工成本。

高分七号卫星在基础性地理国情监测中的应用

为准确评估高分七号卫星在基础性地理监测中的适用性,本文以高分七号卫星搭载的两线阵立体相机获取的亚米级卫星数据为数据源,结合当前基础性地理国情监测的业务流程与标准规范,采用定性与定量分析评价方法,从该数据源的原始数据质量、影像处理效果、影像对各地表覆盖类型的解译能力等方面进行评价,探索利用高分七号开展基础性地理国情监测的关键技术流程与方法。测试结果表明:利用高分七号该类型数据源开展基础性地理国情监测,其原始数据质量较优、正射影像精度高、可有效识别各地表覆盖类型,完全可以满足基础性地理国情监测对亚米级高分辨率卫星影像数据源的需求。

高分七号卫星影像空三加密方案研究

本文以辽宁省丹东地区为试验区,将高分七号卫星影像数据采用四种不同控制条件进行加密,将加密精度进行对比分析,得出利用高分七号卫星影像进行空三加密控制点布设最佳方案,为其应用推广提出依据。

高分七号卫星影像立体测图精度及效率分析

本文进一步分析了高分七号卫星影像立体测图的优势,并以开展相关试验的方式确认了高分七号卫星影像立体测图精度及效率是否真正符合基础测绘的规范要求,以期更加精准地明确高分七号卫星影像立体测图在城乡建设、国土测绘以及统计调查等相关领域工作中的重要作用和推广价值,助推我国基础地理信息资源建设工作可以持续开展。

高分七号卫星总体设计与技术创新

高分七号卫星(GF-7)是中国自主研制的首颗1∶1万比例尺立体测绘卫星,是国家高分辨率对地观测系统重大专项的重要组成部分。卫星围绕"双线阵相机与激光测高仪主被动复合测绘"的新体制,形成了高精度内/外方位元素稳定性设计、高精度姿态稳定控制、首个X频段自适应高速率数据传输系统、星上智能星务管理系统等一系列关键技术和创新点,实现了少控制点或无控制点区域的大比例尺立体测绘能力。介绍了卫星的总体设计情况,总结了观测体制、高精度载荷、姿态控制、高速数传、智能星务等技术创新点,通过卫星在轨初步测试结果进行了评价,认为卫星能够满足1∶1万测绘任务的要求。