然而，即便是對于上海這樣面積相對較小的直轄市，也不能做到所有地區都有足夠及時的大尺度地形圖來滿足應用需求。主要原因：

1、上海城市更新速度快。在上海，不同區域有著1:500、1:1000和1:2000的不同尺度的地形圖數據，不同尺度數據的更新頻率也不同。城市更新速度快，部分區域的地形圖更新就會滯后。

2、精度要求高。上海磁懸浮列車、上海中心大廈、深坑酒店等設計，都離不開測繪在背后的支撐。超大型城市對于精度的要求更是高于其他地區。

3、作業效率與成圖精度無法兼顧。傳統的1:2000地形圖的制圖 *** ，人力物力耗費嚴重，制圖效率低；近些年，基于航空、無人機傾斜攝影技術的地形圖生產迅速發展起來，影像分辨率高，地物辨識清晰，但是在大范圍制圖時，又會帶來數據量過大，數據處理慢，飛行架次多等問題，作業效率與成圖精度無法兼顧。

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上海市位于我國南北海岸線的中部，北緯31°14′，東經121°29′，地處長江三角洲前緣，東瀕東海，南臨杭州灣，西接江蘇、浙江兩省，北接長江入海口。全境為沖積平原，僅西南部有部分火山巖丘。海拔平均高度在4米左右，地勢平坦，山脈少而低小，屬亞熱帶濕潤季風氣候，為典型的海洋性氣候。氣候溫和濕潤，四季分明，日照充分，雨水充沛，無霜期長。

圖1 研究區地理位置

本次研究以上海國際旅游度假區為試驗區（圖 1）。上海國際旅游度假區位于浦東新區中部的川沙新鎮，規劃面積約24.7平方千米，將打造集主題游樂、文化創意、商業零售、體育休閑等為主導產業的現代服務業集聚區。核心區約7平方千米，包括上海迪士尼樂園、上海迪士尼樂園酒店、購物村等。

WorldView系列衛星是MAXAR公司的商業成像衛星系統，其光學衛星群包括在軌衛星WorldView-1、GeoEye-1、WorldView-2和WorldView-3，以及已經退役的IKNOS、QUICKBIRD和WorldView-4。其中，WorldView-2于2009年10月8日發射，是DigitalGlobe的第三顆在軌衛星，可提供分辨率為0.46米的全色影像和1.84米分辨率的八波段立體多光譜圖像，也是之一個高分辨率的8波段多光譜商業衛星。衛星的重訪周期為1.1天。其8個光譜波段設置如圖 2所示。

圖2 WorldView-2波段設置

得益于MAXAR獨特的HD技術，可以智能地增加像素數以提供獨特的30cm像素產品。整體上可以通過減少像素化來提高圖像的視覺清晰度，使影像美觀精致，邊緣精確，細節重現細膩。影像高度清晰，精度高，無控定位精度可達2.3m，30cm HD的立體影像數據產品可實現1：2000制圖。本項目中，項目組采用的數據便是經過HD技術處理后生成的0.3m分辨率的WorldView-2 多光譜衛星影像，并帶有RPB參數文檔。立體像對的獲取時間為2016年11月18日，即開園后5個月，數據級別為2A，影像質量良好，云量小于5%，整體反差明顯。

圖3 多光譜數據預覽

1.1 已有控制資料

按照《GB/T 7931 1:500、1:1000、1:2000 地形圖航空攝影測量外業規范》的要求，1:2000地形圖高程注記點密度為圖上每100cm2內5~20個。為此，項目組收集了試驗區的多種控制資料，控制資料的來源主要包括以下三種：

1.2 控制資料選取

像控點是攝影測量控制加密和測圖的基礎，像控點目標選擇的好壞和指示點位的準確程度，直接影響成果的精度會造成局部位置偏差大，對后續地形數據的采集誤差影響很大。控制點的布設，遵循以下原則：

利用WorldView-2立體影像制作1:2000地形圖的總體技術路線包括影像預處理、影像正射校正、影像融合、衛星影像空三、DLG立體采集和精度檢驗6個步驟。整體流程如圖 4所示，其中，影像正射糾正、影像融合在PCI Geomatica 2018（以下簡稱PCI）軟件中完成，衛星影像空三在ERDAS LPS軟件中完成，DLG立體采集在航天遠景軟件中完成，最終的精度檢驗在EPS2008地理信息工作站（簡稱EPS）中完成。

圖4 技術流程圖

2.1 影像預處理

影像預處理主要是對影像的質量進行初步檢查，主要看影像上是否存在云、反光和影像缺失等問題，以及影像之間的重疊度是否滿足空三要求。

2.2 影像正射校正

上海地區地勢平坦，為平緩的沖積平原，海拔平均高度在4米左右，可以采用平均高程代替DEM對衛星影像進行區域網平差以獲得正射校正影像圖，隨后再利用控制點數據對整景數據進行整體幾何校正。

衛星影像的區域網平差技術通過影像自身之間的約束關系補償有理函數模型的系統誤差以提高立體定位精度。通過模擬衛星飛行的姿態來還原地物的真實位置，這就是基于有理函數模型的區域網平差。區域網平差的精度直接決定了后續測繪生產產品的精度。這種做法可以保證不同景衛星的接邊精度，尤其對大批量的衛星影像數據的生產有效率上的提升。

（1）全色影像正射校正

全色影像正射糾正的基本處理步驟見圖 5。首先在在PCI的OrthoEngine模塊下新建工程，設置參考坐標系、輸出投影、影像分辨率等信息；打開需要處理的原始全色衛星影像，在相鄰的影像之間進行連接點自動提取；選擇參考影像，進行控制點自動匹配；進行平差，剔除誤差較大的控制點與連接點，控制點盡量在1以內。輸出全色正射影像。將輸出結果與參考影像套合檢查。如果相差較大，需要手動刺點糾正。

圖5 全色影像正射校正作業流程

（2）多光譜影像與全色波段影像配準

多光譜影像與全色影像的配準是以全色波段影像為基準，選取同名點對多光譜影像進行配準。同名點不少于50個，且分布均勻；配準的控制點殘差在1個像素以內。配準后進行多光譜影像和全色波段影像的配準檢查，兩景影像之間的配準精度不大于1個像素（多光譜影像），多光譜影像配準后的影像分辨率和原始影像地面分辨率保持一致。

2.3 影像融合

將全色影像和多光譜影像進行融合，既保留了多光譜數據的光譜信息，又保留了全色數據高分辨率的特性，方便后續的處理。利用Pansharp算法處理的影像色彩保持較好，接近自然色，同時可以去除所有融合波段的差異問題，使之可以自動融合。在PCI軟件中，采用Pansharp2模型進行融合，融合過程采用Modeler模塊建立融合模型，設置輸入輸出參數，即可自動運行。

圖6 Pansharp2融合模型

融合后影像色彩自然，層次豐富，反差適中。影像紋理清晰，無影像發虛和重影現象，融合后能明顯提高地物解譯的信息量，融合后的影像見圖 7（未調整波段組合）。融合后的影像格式為img格式，立體影像重疊度約為100%。

圖7 融合后影像

2.4 衛星影像空三

對測區的衛星影像進行空三加密處理，利用ERDAS LPS軟件進行立體像對空三平差解算，并對平差精度進行統計分析。技術路線見圖 8。

圖8 衛星影像空三平差技術路線

根據衛星影像空三平差要求，需要進行野外像控點測量，包括像控點布設、點位測量、相應的點位整飾與點之記記錄等。為了分析像控點布設位置和像控點數量對空三平差精度的影響，本試驗每隔1～2 km布設1個像控點，共布設了43個像控點。如圖 9所示，這些控制點均選在明顯的地物點上，基本符合控制點均勻分布、整體控制的需求。對于點位距離相對較近的控制點后續會進行有選擇性的選取，將部分留作檢查點使用。

圖9 試驗區控制點分布圖

2.5 DLG立體采集

根據測區的實際地面情況，選擇有代表性的區域，按照1:2000地形圖測繪要求，采集建筑、道路、電桿等主要地形地物。利用WorldView-2影像進行立體測圖，0.3m的分辨率對作業員要求相對較高。圖 10為試驗區1:2000地形圖的部分區域展示，分別代表了綜合地物、房屋建筑、綠化和水域的地形圖表示。

圖10 地形圖展示

2.6 精度檢驗

為檢測1:2000地形圖的精度，通過外業方式獲取地形圖特征點的坐標進行精度驗證。

地理精度檢查主要采取外業巡視的 *** 對圖面地理要素的正確性及數據完整性、各要素、注記和符號的正確性、地理要素的協調性、綜合取舍的合理性、接邊質量等進行檢查。在具體的檢查中，重點要檢查房屋建筑材料、樓房層數，通訊線，電力線走向，河流、渠道流向，公路的等級及編號，管道輸送物質類別，植被、土質，用途、性質等方面的說明注記，各種地理名稱等標注是否正確。

數學精度檢查主要包含以下幾個方面：（1）測量儀器：數學精度檢查采用不低于相應測量精度要求的GPS-RTK接收機、全站儀、水準儀、鋼尺（或玻璃纖維尺）等測量儀器；（2）檢查內容：成果一般以平面絕對位置中誤差、間距中誤差和高程中誤差（高程注記點或等高線插求點）為主進行采集；（3）分布要求：平面和高程檢測點以及間距檢查邊采集分布應盡量均勻；（4）數量要求：每幅1：2000圖平面檢測點、高程檢測點一般不少于30個；地物間距檢測有效邊數一般不少于30條。當檢測點（邊）數量少于20時，采用誤差絕對值的算術平均值代替中誤差；（5）檢查點選取：平面一般情況應主要采集明顯地物點、獨立地物等要素；高程檢測點盡量選擇明顯能準確判讀的位置，避免選在高程急劇變化處。

3.1 選取原則

3.2 檢查點分布

測區內共選擇264個檢查點，保證每個圖框內有30個以上的檢查點，地物單一區域除外。檢查點具體分布如圖11所示。

圖11 檢查點分布圖

以43個地面控制點平面位置和高程信息為基礎，進行精度統計，結果如表 1所示。

表 1 地面控制點精度檢查

由于控制點數量有限，不能達到檢查點的個數要求，因此，我們以已有地形數據的圖根點的點平面位置和高程信息為基礎，進行精度統計，結果如表2所示。

表 2 圖根點精度檢查

注：因篇幅有限，具體每個控制點和圖根點的數值在此省略。

依據《DG/TJ08-86-2010 1：500、1：1000、1：2000數字地形測量規范》，1:2000地形圖需完整表達地面大于20cm以上的地物。本實驗采用的分辨率為0.3m的衛星影像，基本地物表達清晰，能夠表達地面建筑，道路及其大型附屬設施、橋梁、河流、行道樹、農田等基本地物，通過立體相對，可以表達其地面起伏變化，繪制相應的等高線。通過衛星影像繪制的地形圖能夠滿足大部分地物地理要素的正確性及數據完整性、各要素、注記和符號的正確性、地理要素的協調性、綜合取舍的合理性。

本實驗區域地形為平地，依據《GB/T 7930―2008 1:500 1:1000 1:2000地形圖航空攝影測量內業規范》，1:2000地形圖等高距為1.0米，地物點平面中誤差為0.6mm（換算為實際距離為1.2m），高程中誤差為0.4m。

2.1 平面精度

經粗差點統計發現，有粗差的檢查點均取自建筑地面角點。

2.2 高程精度

依據平面和高程精度分析結果來看，利用WorldView-230cm HD衛星影像進行1:2000地形圖測制的技術路線是可行的，成圖結果符合國家標準的精度要求。

（1）地物輪廓表達受干擾

地物邊線如路邊線、河流邊線等易受沿線兩側植被投影的影響，不能準確表達地物實際邊線。下圖以水域邊界為例：

圖12 河流邊界提取

（2）地物屬性信息模糊①建筑物：建筑層數、材料不清晰；②通訊線，電力線走向不明確；③土地使用類型不明確。

（3）較小地物無法確認受分辨率影響，一些較小地物，如窨井蓋、柵欄等細節地物無法準確表達。

高分辨率遙感衛星的軌道高度通常在幾百千米，衛星遙感影像受大氣和地形的影響較小，影像條帶的寬度通常在幾十千米，覆蓋的范圍也較大，因而非常適合于邊境、無人區和禁飛區等地的測圖。此外，遙感衛星按軌道做周期運動，可以在較短時間內對同一地區進行多次重復觀測，數據的現勢性強，能加快地形圖的更新速度，因而航天攝影測量成圖將逐步成為航空攝影測量成圖 *** 的一種有益和必要的補充。

MAXAR衛星群包括WorldView-1、GeoEye-1、WorldView-2和WorldView-3等多顆在軌衛星，具有高分辨率、無控定位精度高、可立體成圖等優點，并且在影像覆蓋面積、重訪周期、測繪產品更新速度等方面都具有明顯優勢。利用WorldView-2 30cm HD立體影像測繪1:2000地形圖，從數據融合、幾何校正到影像矢量化，使用少量控制點進行稀少控制，進一步提高衛星影像定位精度，最終得到的結果精度可靠，滿足國家標準中測圖對成圖的要求，證明采用的技術路線可行。

在國民經濟建設和發展中，大比例尺地形圖占有相當重要的地位，由于城市建設的快速發展，大比例尺地形圖的更新難以滿足城市建設與規劃等各方面的需求。國內對利用航天遙感影像進行測圖和更新地形圖的理論和 *** 研究一直沒停止過，但是基本上都是針對中小比例尺地形圖的更新而言的，利用高分辨率遙感影像更新大比例尺地形圖的研究較少。此次利用MAXAR 30cm HD立體影像測繪1:2000地形圖，精度滿足需要，意味著利用高分辨率遙感影像更新大比例尺地形圖 *** 可行，對于利用高分辨率遙感影像更新大比例尺地形圖具有一定的參考價值。

隨著測繪生產的發展，利用高分辨率衛星立體影像進行內外業一體化測圖成為趨勢，該 *** 不僅可提高地形圖更新的效率、降低地形圖更新的成本，而且可以縮短地形圖更新的周期等，是大比例尺地形圖的更新的質的飛躍，對于推動行業發展有著重要作用。

本次試驗是利用高分辨率遙感影像進行測繪大比例尺地形圖的試驗，試驗結果表明最終得到的結果精度可靠，滿足國家標準中測圖對成圖的要求，證明采用的技術路線可行。此次測圖范圍較小，對于測繪較大地區的應用，還需要繼續研究總結經驗。

同時也需注意到利用衛星影像進行大比例尺制圖的不足之處，實際操作中發現僅憑影像圖的目視解譯判讀地物并不能完全判讀所有地物，需要結合其他資料才能確定地物類型與其屬性，所以地形圖更新測繪中需要結合實地踏勘、航空、無人機傾斜攝影等資料的補充。