高分三號衛星於2016年8月10日發射升空，是我國首顆解析度能達到1m的C頻段多極化合成孔徑雷達（SAR）衛星，也是全球成像模式最多的SAR衛星，具有12種成像模式，解析度為1～500m，幅寬為10～65km。高分三號衛星圖像質量良好，部分指標達到國際先進水平，有效打破了我國長期以來依靠購買國外昂貴高解析度SAR數據的現狀。
自高分三號正式交付使用以來，一些專家學者已對其數據處理與應用開展了研究，但尚無對高分三號數據在地形圖測制方面的應用研究。
基於國內機載SAR和國外星載SAR數據的大比例尺測圖均存在成本昂貴的問題，且國外星載SAR數據獲取還受外國限制，不能自主。若能利用高分三號SAR數據進行測圖生產，則能很大程度地降低光學影像獲取困難地區地形圖測圖的成本，實現對數據獲取的自主控制，對於我國西部地形氣候覆雜的1∶10000無圖區測圖具有重要意義。因此，本文研究了利用高分三號聚束模式下獲取的1m解析度的SAR影像進行1∶10000地形圖測圖的技術，建立了測圖技術流程，並從影像定向精度、立體模型構建、要素採集能力、產品位置精度等方面分析了高分三號測制1∶10000地形圖的可行性。
1、研究區概況與數據來源
本文以一幅1∶10000比例尺標準圖幅範圍為實驗區（I48G093066），圖幅內地形類別以山地為主，居民地多呈散列式分布，耕地較多，多分布於溝谷或山坡上。研究數據為兩景高分三號聚束模式下降軌獲取的單視複數數據（SLC），右側視，地面解析度為1m，VV極化，獲取時間分別為2017-11-21和2017-11-28，入射角分別為26°和41°，重疊度0%以上，空間覆蓋範圍如圖1所示。
圖1 實驗區與高分三號數據覆蓋範圍
2、研究方法
本文基於高分三號SAR數據的地形圖測圖參照常規作業流程，主要包括控制測量、空中三角測量、立體模型構建、立體描繪與編輯、外業調繪、數字高程模型（DEM）生成、正射影像糾正與數字正射影像（DOM）處理等關鍵步驟，如圖2所示。本文數據處理主要通過中國測繪科學研究院自主研發的高解析度星載SAR測圖系統和FeatureStation軟體實現。
圖2 數據處理流程
3.高分三號測圖能力分析
由於SAR影像入射角較小，建立的立體模型山體傾斜較大，且模型的虛浮感和顆粒感較強；此外，由於SAR正射影像質量較差，高分三號SAR立體模型的地物判讀能力要強於其正射影像。
圖4 居民地的採集
圖5 高分三號影像上的部分交通要素
圖6 兩種立體模型採集等高線結果對比
4.結論
本文在傳統立體測圖技術的基礎上設計了高分三號測圖技術路線，並製作了一幅山地地形類別的地形圖成果。對測圖過程和地形圖成果進行分析表明：
1）高分三號SAR影像立體測圖的幾何位置精度可滿足1∶10000地形圖山地地形類別的精度要求，其他地形類別有待進一步研究。
2）高分三號SAR立體模型有較強的虛浮感和顆粒感，採集地貌要素的地形整體走勢與已有成果基本一致，但一些地貌細節特徵無法準確描繪。
3）地物採集能力不足，立體模型的地物採集能力強於正射影像。在立體模型上，絕大多數面狀水系以及達到一定寬度、無遮擋的河渠與道路可準確採集；成片居民地和街區可識別，但邊線不易準確提取；單棟和農村散列式房屋可識別，但基本無法準確採集；除耕地外，其他植被、管線和土質基本無法識別。
綜上所述，在地物類別較少的山地區域，利用高分三號高解析度SAR數據開展1∶10000地形圖立體測圖是可行的，但仍必須結合外業調繪或光學影像資料輔助地物採集，因此高分三號數據可作為光學影像獲取困難地區地理信息的重要補充影像源，但作為主要影像源，目前還無法滿足地形圖生產需要。
由於高分三號聚束模式的SAR立體像對較難獲取，本文實驗獲取的高分三號數據僅覆蓋了山地地形類別，下一步將在有條件情況下開展平地、丘陵等其他地形類別測圖實驗，同時開展立體模型優化、升降軌互補測圖等技術研究，以期通過提高立體測圖技術來增強高分三號的測圖能力。
來源：地理空間信息