不丹的卫星测绘

高分辨率卫星图像(HRSI)在生产三维空间信息产品方面具有巨大潜力。这一点在世界上的偏远地区表现得最为明显，比如喜马拉雅小王国不丹。设计了一个项目，目的是示范HRSI在中等比例尺地图制作方面的用途，并将这些技术技能和工具传授给不丹人。作者展示了HRSI在满足发展中国家的空间信息需求方面所显示的潜力

为了支持国家发展计划，不丹需要更全面的地形和地籍测绘。在许多领域，从环境管理到土地和基础设施发展，从城市规划到林业和农业，由于缺乏中等比例尺的地图，进展受到阻碍;大多数地图至少已过时30年，因此质量值得怀疑。

映射的需要
提供地图数据的挑战令人生畏;例如，不丹只有一个机场和两架飞机，都是商用飞机。山区为航空摄影提供了挑战，而邻国的空域限制使得商业航空摄影任务无法进行。因此，自1991年以来，没有任何重要的航空摄影任务。在过去几年中，与印度调查局正在进行的获取新的航空摄影的合作并没有产生有用的图像。手头上的一个潜在解决方案是高分辨率卫星图像(HRSI)，它为偏远地区的空间数据生成提供了一种有吸引力的替代航空摄影的方法。理想情况下，50厘米到1米分辨率的卫星图像可以用于地形图编制，但要覆盖大约4万平方公里的面积，必须考虑成本限制。第二种更具成本效益的选择包括使用2.5m分辨率的图像，但是，虽然SPOT5、CartoSat1和ALOS PRISM方法的度量性能需要1:25 000的映射，但人们普遍认为，在这种比例下所需的特征信息通常无法从此类图像中提取。进一步的选择包括使用100米和250米的图像，包括ALOS PRISM或SPOT5，以提供DEM数据，以及人口较少的农村地区的地形特征信息。Ikonos、WorldView或Quickbird提供的图像可以通过单图像(单绘图模式)对主要城镇和高优先级地区进行1m精度的3D绘图。

这个项目
在过去五年中，不丹一直在进行一项研究项目，评估HRSI在三维空间数据生成方面的潜力。主要参与者是不丹国家土地委员会、墨尔本大学测绘系和测量学研究所摄影测量在苏黎世联邦理工学院。这个目标有两个方面。首先，评估HRSI作为满足不丹测绘需求的数据来源。第二，以培训和提供软件工具和HRSI样本数据的形式，通过技术转让的方式协助国家土地委员会，使委员会人员能够提高他们的技能。由于HRSI供应商的慷慨提供，立体Ikonos、Quickbird、SPOT5和ALOS PRISM图像已经提供给该项目，墨尔本大学和苏黎世联邦理工学院空间信息合作研究中心的Barista和SAT-PP软件系统也提供给该项目。(参见ALOS的描述，GIM International, 20188金宝搏特邀06年5月，Vol. 20, No. 5)。能力建设已使dem的生成，正像和景观可视化，以及通过单图提取3d特征。后者已应用于各种各样的任务，如道路中线测绘和地籍数据的粗核。此外，这些图像还有助于创建高精度测试场，以验证HRSI的新传感器定向模型，以及山地地形的DEM生成策略。国家土地委员会在加强提供空间信息方面已经产生或目前可能产生直接影响的结果总结如下。

Geopositioning准确性
不丹人提出的第一个问题是，从HRSI定位特征点的精度如何，特别是在建立地面控制的机会有限的情况下。答案是通过Ikonos、Quickbird、SPOT5和ALOS PRISM立体图像(PRISM为三线图像)的实验找到的。在50 × 60公里的区域内建立了60个gps测点阵列，高程范围为1900米至3300米，大多数测点沿着相对较少的道路。对于1m图像，使用有理多项式系数(RPC)偏差校正，这需要一个单一的地面控制点(GCP)，使地面点定位精度达到1像素。1米的精度轻松超过了不丹1:25 000的测绘要求，也足以对过去20年编制的数字地籍图进行粗略的验证，这些地图通常来自于平面测量。由于没有rpc, SPOT5和ALOS图像的定位使用了严格的传感器模型。在这里，1像素的地理定位精度仅从4个gcp获得。通过SAT-PP和Barista独立进行计算，得到了等价的结果。

民主党的一代
下一步是评估由立体影像对生成的山地地形dem的质量。由于缺乏“真实”的地形表面数据，采用了一种分层方法。首先，使用基于区域匹配的几何约束生成dem，正如SAT-PP中实现的那样。然后将计算出的仰角与可用的检查点进行比较，均方根误差通常在2到2.5像素的范围内。然后使用Ikonos和QuickBird的DEM数据作为评估SPOT5和PRISM图像的精度的基础。结果表明，在5-7m RMS的1m-和2.5m-imagery dem之间的精度一致，除了在地形过于陡峭的区域，在超过100万个点的样本中检测到很多错误。然而，所有HRSI立体声对产生的dem质量与预期一致。在不丹，人们总是倾向于采用免费提供的3秒SRTM DEM，但在不丹山区，这种雷达派生的地形数据具有相当严重的精度限制，平均坡度可能高于30%。将quickbird导出的25万点DEM与相应的SRTM DEM进行比较，发现RMS误差高达13米，其中32%的SRTM高程值被归类为误差。

Orthoimagery
对所有4个卫星传感器产生的正像进行了评估，使用这些传感器产生的dem，将平面位置与gps测量的检查点进行比较。精度与上述数字基本相当，但略差。使用SPOT5或alos导出的DEM对Ikonos和QuickBird图像生成的正射像图进行彻底的分析仍然需要进行，因为接近最低点的图像通常比来自每个立体对的更倾斜的图像更受欢迎。然而，考虑到1m HRSI传感器的视场非常狭窄，预计在DEM中只有较小的平面误差影响。

Monoplotting
一旦有了足够质量的DEM，从单一的、有方向的图像中进行单绘制就成为提取三维点、线和多边形的一种可行方法。Barista系统还支持通过单图进行三维建筑建模。使用Ikonos和Quickbird图像与来自SPOT5和ALOS PRISM的dem进行单标绘性能测试表明，即使在陡峭的地形中，也可以很容易地达到1到3个像素的地理定位精度。图4中左边的图像显示了一条陡峭道路的单线。对右图像进行反向投影后，左右的对应程度就是对位置完整性的验证。HRSI单标绘的一个有趣的潜在应用是识别和纠正数字地籍数据中的差异。图5显示了不丹西部帕罗地区的地籍图的一个剖面，用Ikonos正像登记。边界数据与地面目前情况之间的差异是很明显的。此外，提供HRSI和可靠定位边界点的能力有利于解决土地争端。

结束语
该项目将继续进行，但重点将更多地放在实际执行和技术转让上。例如，国家土地委员会的摄影测量部门现在正在使用Barista进行单标绘。该项目的扩展将涉及使用HRSI对布姆唐谷的一个考古遗址进行3d建模。

箱:

不丹

不丹夹在新兴经济大国印度和中国之间，以采用“国民幸福总值”(GNH)作为国民幸福的衡量标准而闻名。这片充满异域风情的土地有着丰富的文化传统，但却缺乏财政资源，而且由于其多山的地形和地理位置的隔离，不丹长期面临着发展的制约(图1)。不丹希望以一种平衡GNH四大支柱的方式发展:社会经济发展、环境保护、文化促进和善治。经济主要是农业经济。其他行业还包括林业、水力发电以及生态旅游业。不丹在环境保护方面的记录令人印象深刻，其保持发展目标与佛教社会传统和谐一致的能力也令人印象深刻。不丹将在2008年中期成为一个宪政民主国家。

确认
感谢Geoeye、DigitalGlobe、Spot Image和JAXA提供的HRSI数据。

进一步的阅读
- Kocaman, S.， Wolff, K.和Gruen, A.， 2007ALOS/PRISM图像的几何验证。ALOS数据节点第1届联合首席研究员研讨会论文集，日本宇宙航空研究开发机构，京都，11月19-23日，5页(光盘)。

-Willneff J.， Poon J. and Fraser, C.， 2005。单像高分辨率卫星数据三维信息提取。Int。影像测量学，遥感与空间信息科学，(编著)。海普克，C.，雅各布森，K.和格克，M.)，汉诺威，第36卷，第I/W3部分，6页(CD-ROM)。

-Poon J. and Fraser, c.s.， 2006。偏远地区的高分辨率卫星图像，不丹的案例研究。澳大利亚遥感与摄影测量会议，2006，堪培拉，11月20-24日。p5。

-Weser, T.， Rottensteiner, F.， Willneff, J.和Fraser, c.s.， 2007。应用于Spot 5、QuickBird和ALOS数据集的高分辨率卫星图像的通用Pushbroom传感器模型。国际摄影测量学档案，遥感和空间信息科学，(编)。(Heipke C.， Jacobsen K.和Gerke M.)，汉诺威，第36卷，第I/W51部分，6页(CD-ROM)。

-张磊和格伦，2006。基于IKONOS图像生成DSM的多图像匹配。遥感技术与应用，Vol. 21, no . 5, pp . 5- 6。