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2018
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第
1
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综述
太阳诱导叶绿素荧光的卫星遥感反演方法
张立福,王思恒,黄长平
2018, 22(1): 1-12. DOI: 10.11834/jrs.20187211
摘要:利用卫星遥感探测区域和全球尺度太阳诱导叶绿素荧光SIF(Solar-Induced chlorophyll Fluorescence)近年来成为研究热点。由于地球大气吸收和散射的影响,卫星尺度的SIF反演问题较为复杂,科学界对该问题一直存在争议,不同科学团队提出了众多方法。本文介绍了大气层顶SIF反演的机理、难点及思路,总结了近10年来最新发展的大气层顶SIF反演算法,并将这些算法归纳为3类:基于辐射传输方程的算法、简化的物理模型算法和数据驱动算法,分析讨论了各算法的特点及适用性;以应用最广泛的数据驱动算法为例,基于GOME-2数据详细介绍了算法的中间环节及注意事项;最后回顾了卫星遥感反演SIF的发展历程,汇总了目前及未来具有荧光探测能力的星载传感器,并依据数据源的特点相应地给出了适用的SIF反演算法,为今后基于航空和卫星高光谱数据的SIF反演提供了依据。
关键词:太阳诱导叶绿素荧光(SIF);高光谱遥感;辐射传输方程;数据驱动算法
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发布时间:2021-06-07
高光谱遥感影像混合像元分解研究进展
蓝金辉,邹金霖,郝彦爽,曾溢良,张玉珍,董铭巍
2018, 22(1): 13-27. DOI: 10.11834/jrs.20186502
摘要:受高光谱成像仪低空间分辨率及复杂地物的影响,高光谱遥感图像存在大量混合像元。为提高地表分类精度以及满足亚像元级目标探测的需求,混合像元分解技术一直是高光谱遥感研究热点之一。本文主要对高光谱混合像元分解技术中的核心问题:端元数目估计、端元提取算法、丰度估计算法进行综述,系统地分析了各种典型算法的原理及优缺点,进一步阐述研究过程中建立高精度遥感混合反演模型与遥感产品业务化中的混合像元分解技术难题,同时针对今后混合像元分解技术发展方向,指出在继续引入新型算法理论方法基础上,结合用户应用需求,推进高光谱混合像元分解算法业务化应用,为高光谱遥感工程化应用提供支持。
关键词:高光谱影像;线性解混;端元提取;丰度估计
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发布时间:2021-06-07
大气遥感
近地表大气逆温条件下的地表温度遥感反演与验证
战川,唐伯惠,李召良
2018, 22(1): 28-37. DOI: 10.11834/jrs.20187043
摘要:为了减少近地表大气逆温对地表温度遥感反演精度的影响,提出在晴空的地表温度“通用劈窗算法”模型中增加一个温度改正项来实现。在建立该误差改正项时,利用正常条件下的通用劈窗算法系数和具有不同逆温强度的逆温廓线,并结合大气辐射传输模型MODTRAN计算,得到近地表大气逆温条件下的地表温度反演误差,并在分析了该误差值与相应的逆温强度的关系后,发现该温度改正项可以表示为近地表大气逆温强度的二次项函数。为了进一步提高地表温度的反演精度,将地表温度和大气水汽含量进行分组,分别针对每个分组来确定温度改正项方程的系数。模拟结果表明,在逆温强度为1.7 K/100 m时,该温度改正项可以使地表温度的反演精度提高0.44 K。利用内蒙古海拉尔试验站的实测数据对地表温度反演结果进行了验证,在近地表大气存在逆温的条件下,该方法能提高地表温度的遥感反演精度0.47 K。但是,由于本文提出的方法需要已知大气温度廓线来计算大气逆温强度,因此在实际应用中该方法受到了一定的限制。
关键词:近地表大气逆温;逆温强度;通用劈窗算法;地表温度误差改正;MODIS
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发布时间:2021-06-07
暗目标法的Himawari-8静止卫星数据气溶胶反演
葛邦宇,杨磊库,陈兴峰,李正强,梅笑冬,刘李
2018, 22(1): 38-50. DOI: 10.11834/jrs.20187033
摘要:Himawari-8 (H8) 是由日本气象厅发射的新一代静止气象卫星,可实现10 min/次的高频次对地观测,搭载的AHI (Advanced Himawari Imager) 传感器设置有与MODIS暗目标气溶胶反演算法所需的类似波段。本文参考暗目标算法构建了针对该卫星传感器的陆地气溶胶反演算法:首先,通过基于地基站点观测数据的精确大气校正,统计得到短波红外与可见光波段的地表反射率比值关系,将此作为先验知识用于地—气解耦时的反射率估计;然后,初步假设大陆型气溶胶类型,利用辐射传输模型建立查找表;最后,通过模拟与卫星观测的表观反射率误差最小实现气溶胶光学厚度反演解算。选取2016年5月覆盖京津冀地区的观测数据进行测试,将反演结果与对应时间的MODIS气溶胶光学厚度产品进行对比验证,空间分布趋势一致、相关性较高,相关系数R达到0.852;通过与地基观测网AERONET站点实测数据对比验证,所有站点的相关系数R
2
均大于0.88,精度较高。利用反演的高时间分辨率产品,分析了京津冀地区的大气空间分布和日变化情况,结果表明:采用暗目标法对H8静止卫星陆地气溶胶光学厚度反演具有一定的潜力和可行性,能反映气溶胶的高时间变化信息,有望成为大气环境污染变化监测新的重要手段。
关键词:葵花8 (Himawari-8);暗目标法;地表反射率;气溶胶光学厚度;京津冀
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发布时间:2021-06-07
北京地区Landsat 8 OLI高空间分辨率气溶胶光学厚度反演
田信鹏,孙林,刘强,李秀红
2018, 22(1): 51-63. DOI: 10.11834/jrs.20186362
摘要:卫星气溶胶光学厚度(AOD)反演中,传统暗目标方法在反射率较低的水体、浓密植被覆盖区域取得了较好效果,在反射率较高且结构复杂的高反射地表上空目前多采用深蓝算法,但存在空间分辨率较低,对细节分布描述性较差等问题。为解决这一问题,本文首先以5年(2008年—2012年)长时间序列MODIS地表反射率产品为基础,采用最小值合成法建立500 m分辨率逐月地表反射率产品数据集,然后利用地物波谱库中典型地物波谱数据,分析建立MODIS与Landsat 8 OLI传感器蓝光波段反射率转换模型,最后北京地区AERONET地基观测数据确定了气溶胶光学物理参数,并反演获取了北京地区上空500 m分辨率的AOD分布。为验证反演算法的精度,分别将反演结果同AERONET及MODIS/Terra气溶胶产品(MOD04)进行交叉对比,同时利用相关系数R,均方根误差RMSE,平均绝对误差MAE以及MODIS AOD产品预期误差EE共4个指标进行衡量。结果表明:算法反演获取的AOD与AERONET观测值具有较高的一致性,各指标分别为R=0.963,RMSE=0.156,MAE=0.097,EE=85.3%,稍优于MOD04产品(R=0.962,RMSE=0.158,MAE=0.101,EE=75.8%),并且有效的对比点数也高于MOD04。通过与地基观测相比,卫星遥感获取的高分辨率城市地区AOD精度可作为定量评估城市空气质量的有效依据。
关键词:气溶胶光学厚度;光谱转化;地表反射率数据库;Landsat 8 OLI;AERONET
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发布时间:2021-06-07
MODIS卫星遥感估计福州地区近地面PM
2.5
浓度
杨立娟,徐涵秋,金致凡
2018, 22(1): 64-75. DOI: 10.11834/jrs.20186501
摘要:卫星遥感反演气溶胶光学厚度已被广泛应用于近地面空气污染遥感监测。为揭示福州地区细颗粒物污染的空间分异趋势,利用2014年—2015年的地基监测细颗粒物(PM
2.5
)浓度数据、MODIS 3 km气溶胶光学厚度(AOD)卫星数据以及GEOS-FP气象数据,分别构建了估计福州地区近地面PM
2.5
浓度的日校正模型和站点—日校正模型,并利用十折交叉验证方法对2个模型进行评价验证。结果表明:(1)日校正模型和站点—日校正模型分别能够解释福州地区PM
2.5
浓度76.2%和81.4%的变异,反演的2014年—2015年福州地区近地面PM
2.5
浓度和地面实测站点数据之间的相关性R
2
分别为0.724(RMSE=10.993 μg·m
–3
)和0.781(RMSE=9.687 μg·m
–3
);(2)分别针对不同下垫面环境的城市站点和县郊站点数据进行模型拟合验证,两个模型反演的PM
2.5
浓度值与地面实测值之间皆具有良好的相关性,R
2
最高可达0.808;(3)将模型反演的PM
2.5
浓度季均值与地面实测季均值进行对比分析,结果也显示二者高度相关,据此反演的2015年福州地区年平均PM
2.5
浓度分布图可清晰地揭示福州地区PM
2.5
浓度分布的空间变化情况。由此可见,基于MODIS 3 km AOD产品和气象数据建立的近地面PM
2.5
浓度遥感估算模型能够很好地反演出福州地区近地面PM
2.5
浓度分布情况。
关键词:MODIS 3 km AOD;PM
2.5
浓度;遥感估算;日校正模型;站点—日校正模型
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26
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发布时间:2021-06-07
技术方法
风云三号C星SEM高能粒子数据检验及应用
李嘉巍,黄聪,于超,张贤国,王春琴,张效信,曹光伟,孙越强
2018, 22(1): 76-86. DOI: 10.11834/jrs.20186413
摘要:风云三号C星(FY-3C卫星)空间环境监测器(SEM)可监测轨道高度上的高能带电粒子(质子、电子和重离子)辐射环境及其引起的辐射剂量和表面充电等空间天气效应,是空间天气监测预警业务不可或缺的自主数据源之一。为验证FY-3C卫星高能粒子探测数据的有效性,需开展数据的定量检验工作。本文采用与同类卫星同类数据进行交叉比对的方式来进行检验。首先,根据一定的假设条件,对比对数据进行归一化处理,尽量消除不同卫星间观测时间、空间(星下点经、纬度和高度)、方向和能量范围等差异对高能粒子分布的影响,然后进行比对,最后计算比对数据间的相关系数、斜率和标准偏差等统计参数,并据此评价比对数据的一致性。通过空间天气平静期高能质子和高能电子与NOAA-18和FY-3B卫星数据的交叉比对可以看出,FY-3C卫星高能粒子数据与比对卫星数据具有较好的一致性。由于工作原理和技术指标相同,FY-3C与FY-3B卫星高能粒子数据的一致性更好,也证明了载荷技术状态的稳定性。通过对太阳质子事件和高能电子暴的观测实例证明,FY-3C卫星高能粒子数据能够准确地反映空间天气扰动事件的特征和强度。以上结果表明,FY-3C卫星高能粒子数据可信度较高,能够用于空间天气监测、预警以及研究工作。
关键词:风云三号C星(FY-3C卫星);高能粒子数据;交叉比对;空间天气
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发布时间:2021-06-07
变异系数降维的CNN高光谱遥感图像分类
张康,黑保琴,周壮,李盛阳
2018, 22(1): 87-96. DOI: 10.11834/jrs.20187075
摘要:为了实现地物精准分类,需要有效地提取与分析高光谱遥感图像中丰富的空—谱信息。提出一种适用于高光谱遥感图像分类的变异系数与卷积神经网络相结合(CV-CNN)的方法。这种新方法引入变异系数的思想来衡量高光谱遥感图像不同波段之间的相似性和差异性,从而提出类间变异系数(CVIE)和类内变异系数(CVIA)的概念。通过计算(CVIE)
2
/CVIA的值来剔除高光谱遥感图像中的低效波段,然后提取每个像素的空—谱信息,并对其进行2维矩阵化操作,转化为便于卷积神经网络(CNN)输入的灰度图像,最后采用自行构建的适合于高光谱遥感图像分类的CNN模型进行分类。Indian Pines和Pavia University两组数据的实验结果表明,该方法在两种数据集下的总体精度分别达到98.69%和99.66%,有效地改善了高光谱遥感图像的分类精度。
关键词:卷积神经网络;深度学习;变异系数;高光谱遥感图像;分类
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发布时间:2021-06-07
MODIS V006和V005全球反照率产品精度对比分析
冯智明,闻建光,肖青,游冬琴,林兴稳,吴小丹
2018, 22(1): 97-109. DOI: 10.11834/jrs.20186427
摘要:反照率作为一种非常重要的地表能量平衡、全球变化研究的参数,在众多研究领域中得到了广泛的应用,到目前为止已经有多种全球范围的反照率产品进行业务化生产和发布,针对不同反照率产品质量评价的研究也变得愈加重要。MODLAND团队在MODIS V005反照率产品反演算法的基础上通过改进16天周期内观测数据加权的方法生产出新版本的反照率产品MODIS V006。本文针对MODIS两个版本V005及V006的反照率产品,利用FLUXNET地面站点数据,比较验证两个版本反照率的总体精度以及在不同地表类型条件下的精度差异,同时通过交叉验证的方法分析二者的差异及稳定性。验证结果表明,MODIS V006反照率产品虽然在全反演高质量的数据比例上较V005有所下降,但是在同等条件下V006在提高时间分辨率的同时其精度也有所提高,在不同的地表类型条件下精度也优于V005,且在时间序列分布上具有稳定比例的高质量数据,可以满足大多数应用的精度需求。
关键词:遥感;反照率验证;MODIS;FLUXNET;质量控制标识
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发布时间:2021-06-07
加权概率原型分析的高光谱影像波段选择
孙伟伟,张殿发,杨刚,李巍岳
2018, 22(1): 110-118. DOI: 10.11834/jrs.20186446
摘要:高光谱遥感影像波段众多、相关性强,导致其实际分类应用计算量大且存在明显的“维数灾难”问题。本文提出加权概率原型分析方法来研究高光谱影像的波段选择问题。该方法考虑波段间的差异性,引入综合差异性度量指标来构造权重矩阵以改进传统原型分析模型;考虑稀疏系数的狄利克雷分布和高光谱成像过程的量子特性,引入贝叶斯框架理论来构建波段选择的优化模型。加权概率原型分析方法采用迭代优化的策略,利用交替方向乘积方法来依次求解两个凸优化子问题来得到局部最优的稀疏系数矩阵并实现波段子集的最优估计。基于两个公开的高光谱数据集,对比4种主流的波段选择方法(SpaBS、SNMF、ISSC、SSR)来验证提出方法的可靠性。实验结果表明,加权概率原型分析方法的总体分类精度高于其他4种方法,能够得到更好的分类结果图。本文提出的加权概率原型分析模型能够选择合适的波段子集来满足高光谱影像的高精度分类需求。
关键词:高光谱遥感;原型分析;加权概率原型分析;波段选择;稀疏表达
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发布时间:2021-06-07
面向对象的多特征分级CVA遥感影像变化检测
赵敏,赵银娣
2018, 22(1): 119-131. DOI: 10.11834/jrs.20186293
摘要:变化矢量分析CVA方法在中低分辨率遥感影像变化检测中已得到广泛应用,但由于高分辨率遥感影像存在不同地物尺度差异大、不同类别地物光谱相互重叠的问题,因此对于高分影像的变化检测具有局限性。为提高高分影像变化检测精度,提出了一种面向对象的多特征分级CVA变化检测方法,首先,利用基于区域邻接图的影像分割方法分别对两时相遥感影像进行多尺度分割,提取分割图斑的光谱、纹理和形状特征;然后,在各级尺度下,分别运用随机森林方法进行特征选择,计算CVA变化强度图;最后,根据信息熵对多级变化强度图进行自适应融合,利用Otsu阈值法检测变化区域,并与仅考虑光谱特征的分级CVA变化检测方法、像元级多特征CVA变化检测方法以及仅考虑光谱特征的像元级CVA变化检测方法进行比较分析。实验表明:与比较方法相比,本文方法的变化检测精度较高,误检率和漏检率较低。
关键词:遥感变化检测;变化矢量分析;多尺度分割;特征选择;自适应融合
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发布时间:2021-06-07
GF-4序列图像的云自动检测
胡昌苗,白洋,唐娉
2018, 22(1): 132-142. DOI: 10.11834/jrs.20186401
摘要:以高分四号(GF-4)卫星L1级标准分幅数据产品提供高精度的云检测产品为目的,研究针对地球同步轨道卫星数据的云检测算法,改进自动阈值以适应同日不同时刻成像数据的辐射亮度与地表反射特性的变化差异。利用GF-4卫星凝视成像方式获取的同区域序列图像以及云在不同图像上的运动特性,结合自动阈值与Savitzky-Golay(SG)滤波修正检测结果中的误检。算法的两个关键预处理,一是通过自动的几何配准解决未经几何校正的分幅数据之间像素位置对应的问题,二是通过基于典型相关变换自动提取序列图像之间的伪不变特征点集,进而利用相对辐射归一减小了不同时刻成像数据之间的辐射差异。通过内蒙古自治区东部及长江中下游区域70余组数据对算法进行验证,整体上获得了稳定的结果与精度,并且基于序列图像的云检测算法在云边界、高亮地表及薄云区域的检测精度整体优于单幅自动阈值的检测结果。结果表明算法精度上满足GF-4云检测数据产品需求,且算法自动化程度高,便于工程化的数据生产。
关键词:GF-4;云检测;自动匹配;Savitzky-Golay滤波
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发布时间:2021-06-07
遥感应用
融合高时空分辨率数据估算植被净初级生产力
张猛,曾永年
2018, 22(1): 143-152. DOI: 10.11834/jrs.20186499
摘要:植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)遥感估算与分析,有赖于高时空分辨率的遥感数据,但目前中高分辨率的遥感数据受卫星回访周期及天气的影响,在中国南方地区难以获取连续时间序列的数据,从而影响了高精度的区域植被净初级生产力的遥感估算。为此,提出一种基于多源遥感数据时空融合技术与CASA模型估算高时空分辨率NPP的方法。首先,利用多源遥感数据,即Landsat 8 OLI数据与MODIS13Q1数据,采用遥感数据时空融合方法,获得了时间序列的Landsat 8 OLI融合数据;然后,基于Landsat 8 OLI时空融合数据,并采用CASA模型,以长株潭城市群核心区为例,进行区域植被NPP的遥感估算。研究结果表明,基于时间序列Landsat融合数据估算的30 m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,且估算值与实测值的相关系数达0.825,与实测NPP数据保持了较好的一致性。
关键词:Landsat 8 OLI;MODIS;时空融合;高时空分辨率;净初级生产力;遥感估算
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发布时间:2021-06-07
利用Landsat 8和TerraSAR-X影像研究老虎沟12号冰川运动特征
张晓博,赵学胜,葛大庆,刘斌,张玲,李曼,王艳
2018, 22(1): 153-160. DOI: 10.11834/jrs.20186313
摘要:采用归一化互相关算法精确配准Landsat 8影像得到了2014年—2016年不同季节冰川的运动速率,并利用其热红外波段对不同时刻的地表温度进行反演;通过强度追踪法处理TerraSAR-X影像得到了2008年4月—10月不同时段的冰川运动速率。两种数据得到的结果表明:冰川末端流速较小,中部流速增大,流速从轴部向两侧递减;冬季流速明显小于夏季,变化趋势与温度变化具有一致性。冰川西侧分支的移动速率相对较大,从Landsat 8和TerraSAR-X提取的最大速率分别为2.56 m·d
-1
和2.74 m·d
-1
。最后对稳定区域的冰川流速进行统计,结果显示Landsat 8提取的冰川流速精度控制在1—9 cm·d
-1
,基于TerraSAR-X的强度追踪法提取移动速率的精度控制在2 cm·d
-1
,验证了两种数据监测冰川移动的可靠性。
关键词:冰川运动;归一化互相关;影像配准;Landsat 8;TerraSAR-X
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发布时间:2021-06-07
单元路网长度的DMSP/OLS夜间灯光数据去饱和方法
郑子豪,陈颖彪,吴志峰,张棋斐
2018, 22(1): 161-173. DOI: 10.11834/jrs.20186478
摘要:近年来DMSP/OLS夜间灯光数据被广泛应用到人类活动强度及城市化进程的研究中,但由于OLS传感器的限制导致,在夜间灯光强度过高的城市中心区,NTL数据存在较为明显的饱和现象。这种饱和现象直接掩盖了城市中心区内部的灯光差异、细节,限制了DMSP/OLS数据在城市中心区的应用。目前缓解灯光数据饱和的方法主要分为:辐射定标法和非辐射定标法。其中辐射定标法虽精度较高,但定标算法复杂,干扰因素多,目前只有部分定标产品;非辐射定标法利用辅助数据(包括自然因素指标、社会经济指标)构建函数模型,对饱和区稳定灯光数据进行去饱和处理,具有较好修正效果。本文在总结VANUI(基于NDVI所构建)、EANTLI(基于EVI所构建)等去饱和指数的基础上,利用地理探测器对NDVI、EVI和UNL(单元路网长度)进行因子探测,量化对稳定灯光数据的解释力,提出了UNLI指数。为了验证UNLI、EANTLI及NTL数据之间的差异,通过“饱和区灯光强度细节刻画程度”、“UNLI、EANTLI与辐射定标数据RCNTL相关性分析”、“耗电量及GDP等经济指标回归拟合优度”3个方面进行比对分析,可以看出:(1)UNLI、EANTLI在修正过饱和灯光数据上均有较好的效果,但UNLI对饱和区灯光强度差异的刻画更加准确;(2)UNLI较之VANUI、EANTLI,可以突破空间分辨率的限制,增加灯光强度细节差异;(3)在灯光强度最高的饱和区,UNLI在与RCNTL的相关性最高,但随着灯光强度的减弱,UNLI、EANTLI与RCNTL的线性回归判断系数R
2
逐渐接近,UNLI与RCNTL相关性优势正逐渐丧失;(4)在对耗电量、GDP的拟合分析中,引入UNLI指数的“EANTLI&UNLI”的分段式修正模型,充分发挥EVI、UNL各自的优势,具有最优的拟合效果(
$ R_{{\rm{Adj}}}^2 $
=0.873)。实验结果表明,本文引入的修正夜间灯光饱和方法,能够有效的缓解城市中心区的灯光数据饱和问题,并在细节刻画和空间分辨率上有较为明显的提升,可以更精确的从灯光强度的角度反映城市结构的特征。
关键词:DMSP/OLS;夜间灯光;地理探测器;过饱和;EANTLI;UNLI
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发布时间:2021-06-07
TerraSAR-X立体雷达数据提取东北典型林区DSM
于慧娜,倪文俭,蔡玉林,张志玉,孙国清,于浩洋
2018, 22(1): 174-184. DOI: 10.11834/jrs.20186498
摘要:森林垂直结构信息缺乏严重制约森林地上生物量估算精度的提高。立体雷达具备对森林垂直结构探测的能力,但早期雷达图像分辨率低。TerraSAR-X等高分辨率雷达数据的出现为利用立体雷达数据进行森林垂直结构探测提供了新的契机。本研究尝试采用立体雷达处理技术,利用TerraSAR-X stripmap模式数据,以内蒙古根河大兴安岭林区和长白山自然保护区为研究区,重点探讨金字塔分层匹配策略中涉及的关键匹配参数对DSM提取精度的影响规律。结果发现:(1) 影像匹配采用的金字塔层数对DSM提取精度影响明显,在大兴安岭研究区,采用5、6、7层金字塔匹配得到的DSM误差在±10 m内的像元百分比分别为81.8%、77.7%和77.1%,5层金字塔能以较高的初始分辨率减少林区纹理信息的损失;在长白山研究区,采用7层金字塔得到的DSM能够抑制明显的误匹配点,提高地形提取精度;(2) 影像匹配窗口对同名点识别的质量影响明显,采用25×25的匹配窗口,与9×9匹配窗口相比,大兴安岭和长白山研究区影像的平均相关性分别由0.43、0.40提高到0.49、0.45,林区纹理信息欠丰富,宜采用较大匹配窗口;(3) 大兴安岭和长白山研究区提取的DSM与参考DSM线性回归的RMSE分别为6.682 m和10.384 m,DSM误差主要存在于坡度变化剧烈的地区,透视收缩和叠掩等几何畸变导致匹配结果不可靠。
关键词:TerraSAR-X;立体SAR;林区;DSM;匹配
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发布时间:2021-06-07
小型消费级无人机地形数据精度验证
张纯斌,杨胜天,赵长森,娄和震,张亦弛,白娟,王志伟,管亚兵,张远
2018, 22(1): 185-195. DOI: 10.11834/jrs.20186483
摘要:低空遥感是近几年快速发展、应用非常广泛的新兴技术。小型消费级无人机集成可见光传感器,具有快速、灵活、高性价比等优势,受到广泛关注。然而目前有关该类无人机综合测量精度的研究不足,影响其进一步的推广应用。为此,本文开展了针对大疆(Phantom 3 professional)小型消费级无人机地形测量数据精度验证工作,设定6种航高(50 m、60 m、70 m、80 m、90 m和100 m)获取研究区的立体像对,生成影像点云(point cloud)、数字表面模型(DSM)以及数字正射影像图(DOM)等结果。在测量精度验证中,首先,在标准实验场均匀布设地面控制点(GCP),利用差分GPS测出GCP的高精度3维坐标;然后,通过GCP对立体像对进行绝对定位;最后,利用误差统计方法分析上述结果的测量精度。验证表明,在50—100 m航高时,无人机影像结果的分辨率为2.22—4.23 cm,水平方向平均误差为±0.51 cm,垂直方向平均误差为±4.39 cm,相对均方根误差(RMSE)水平方向为±2.79 cm,垂直方向为±9.98 cm。研究结果表明,小型消费级无人机在飞控系统下的测量精度可达厘米级,这不仅为野外地理和生态调查工作者提供一种低成本、快速、灵活与精确获取地形信息的新型测量手段,同时还对使用此类无人机做航测应用及飞行参数设置提供一定参考。
关键词:小型消费级无人机(UAV);精度验证;地形测量;差分GPS;地面控制点(GCP)
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