Новое поколение продуктов ALOS

0

А.В. Беленов

За последние годы в Российской Федерации  отчетливо прослеживается тенденция к увеличению числа  геоинформационных проектов, основанных на использовании материалов оптических космических съемок высокого пространственного разрешения. Увеличивается не только количество проектов, но и охват территорий, подлежащих топографическому или тематическому картографированию. В этой связи возникает потребность в  коммерчески доступных космических снимках высокого пространственного разрешения, которые не только полностью покрывают   территории работ и обладают высокими геометрическими  характеристиками, но  и,  что немаловажно,  обеспеченны информацией, позволяющей выполнить их дальнейшее  геопозиционирование с высокой точностью без использования каких либо измерений.

Разработанный специалистами компании «Совзонд» продукт ОРТОРЕГИОНтм, созданный на базе ортотрансформированных космических снимков ALOS/PRISM неоднократно подтвердил свои высокие геометрические характеристики, удовлетворяющие требованиям масштаба 1:25 000.

Технология создания продукта, позволяющая полностью отказаться от использования наземных опорных точек как и любой другой привязочной информации (карты, планы и т. д.), основывается на использовании поставляемой модели снимка в виде высокоточных  коэффициентов рационального многочлена (RPC),  обеспечивающих  определение  пространственного  положения каждого пикселя изображения с точностью до 6 м (СКО). (The Geometric Accuracy Evaluation Results of RPC (Ver.1.6)   October 1, 2009 RESTEC).  Полное исключение из обработки   этапа наземных измерений координат опорных точек, с последующим переносом их на снимок  или подготовки другой привязочной информации значительно повышает экономическую эффективность создания продукта.

Основным неудобством при создании бесшовных растровых ортомозаик, объединенных в  региональное покрытие ОРТОРЕГИОН является использование сцен PRISM с уровнем обработки 1B1+RPC. Изображения  данного уровня поставляются в виде отдельных растровых файлов, сформированных каждым массивом датчиков в формате RAW (рис.1). В комплект поставки входит модель снимка в виде RPC для каждого датчика, а также модель RPC для целой сцены.

Рис. 1. Сцена ALOS/PRISM уровняобработки 1B1
Рис. 1. Сцена ALOS/PRISM уровня обработки 1B1

Изображения этого уровня могут быть ортотрансформированы двумя способами:

  • трансформирование отдельных изображений сцены и их сшивка в единое ортоизображение;
  • предварительная сшивка отдельных изображений в единую сцену и ортотрансформирование с использованием RPC для сцены.

И первый, и второй способы влекут дополнительные временные затраты, а главное, не исключают ошибок на этапах сшивки.

С выходом  в декабре 2009 г. на рынок продукта PRISM 1B2+RPC, технология создания высокоточных ортоизображений ALOS значительно упростилась. Изображения данного уровня  обработки поставляются в виде единой сцены в формате GeoTIFF, обеспеченной моделью RPC  (рис. 2).

Рис.2. Сцена ALOS PRISM уровня обработки 1B2

Как уже было отмечено выше, для  каждой сцены поставляется модель снимка,  содержащая коэффициенты  рационального многочлена (RPC). Коэффициенты записаны в текстовом файле, имеющем расширение *.txt.  Необходимо иметь ввиду, что существует незначительное  отличие в записи коэффициентов  RPC, сформированных RESTEC от записи коэффициентов RPC других поставщиков.  Описание файла с коэффициентами RPC прилагается к каждой сцене в формате *.PDF.  Используя любой текстовый редактор или простейшую утилиту, созданную самостоятельно, пользователь может переформатировать текстовый файл, содержащий RPC, и привести его к стандартному виду.  Это  позволит использовать  снимки ALOS/PRISM уровня обработки 1B2+RPC в любом современном фотограмметрическом программном обеспечении.

Продукт  ALOS/PRISM  1B2 +RPC оптимален не только для создания высокоточных ортомозаик, но и для извлечения высотной информации (DEM). Установленная на  борту спутника ALOS  оптико-электронная система PRISM  помимо съемки в надир формирует  конвергентные стереоскопические пары путем одновременного  трехлинейного сканирования с соотношением базиса к высоте фотографирования 0,4 и 0,8.

Использование современных фотограмметрических технологий реализованных как в зарубежном, так и в отечественном программном обеспечении позволяет организовать производственную технологию извлечения высотной информации путем обработки пар космических снимков ALOS/PRISM уровня обработки  1B2+RPC даже без использования наземных точек привязки. Полученную   высотную  информацию  (DEM) можно разделить на два вида:

  • Цифровая модель поверхности  (ЦМП, или DSM)
  • Цифровая модель рельефа (ЦМР, или DTM)

Технология создания ЦМП (DSM) по стереопарам ALOS/PRISM   основана  на автоматических методах с минимальным участием оператора.  Результирующая продукция представляет собой регулярную сетку высот с шагом на местности 10 м включающую в себя высоты всех объектов на поверхности земли. Точность результирующей модели, созданной без использования наземных точек привязки, составляет 10 м в плане и 6–10 по высоте (рис. 3).

Рис.3. Фрагмент ЦМП (DSM), полученной  по стереопаре ALOS/PRISM уровня  обработки 1B2 +RPC
Рис.3. Фрагмент ЦМП (DSM), полученной по стереопаре ALOS/PRISM уровня обработки 1B2 +RPC

Изготовление ЦМР (DTM) основано на «классических» стереофотограмметрических технологиях создания картографической продукции, которые используют цифровые методы стерео визуализации пар космических снимков. Сбор высотной информации производится в ручном либо полуавтоматическом режимах. Полученная таким образом высотная информация  включает в себя не только высоты точек рельефа местности с заданным шагом, но и основные структурные элементы (элементы гидрографии и основные орографические линии).

Выходная продукции представляет собой регулярную сетку высот с шагом на местности 20 м, включающую в себя высоты точек рельефа местности, сформированную с учетом орографических линий. Точность полученной модели составляет 10 м в плане и 6-10 по высоте. В случае использования наземных опорных точек, возможно повышение точности по высоте до 5 м.