В рамках предложения о партнерских отношениях между компаниями BSEI (Китай) и ИТЦ «СКАНЭКС» (Россия), российским специалистам было передано несколько образцов тестовых данных со спутника TH-01-1 уровней обработки 1A и 1B. В состав тестовых данных вошла информация, полученная камерами GFB, DGP и SXZ. Для сравнения был выбран снимок с КА SPOT 5, полученный 11 сентября 2012 года, на одну из станций приема данных ДЗЗ, входящую в состав наземной сети ИТЦ «СКАНЭКС», и снимок TH-01-1 полученный 26 апреля 2012 года. Схема перекрытия снимков TH-01-1 и SPOT 5показана на рис. 1. Тестовые данные покрывают участок, лежащий на границе Кемеровской области и Республики Хакасия, расположенный между координатами 55°42` – 56°17` с.ш. и 88°8` – 89°5` в.д.

В ходе тестирования была дана оценка геометрических свойств данных TH-01-1 уровней обработки 1A и 1B, а так же выполнено сравнение их с результатами аналогичных работ, проведенных с использованием данных SPOT 5 уровня обработки Level-1A. Были выбраны панхроматические снимки, полученные камерой GFB (аппарат TH-01-1), с размером пикселя на местности (GSD) 2 метра и панхроматические снимки, полученные камерой HRG (аппарат SPOT 5), с размером пикселя на местности (GSD) 2.5 метра.

Для каждого изображения были проведены измерения в 16 опорных точках. В качестве источника плановых координат использовалось ортотрансформированное покрытие территории сверхвысокодетальными космическими снимками со спутника GeoEye-1, а высот – матрица SRTM. Схема расположения точек показана на рис. 2 и 3.

— В состав поставки продуктов TH-01 входят коэффициенты рационального многочлена третьей степени (RPC), являющиеся аппроксимацией строгой модели съемочной аппаратуры. Данные SPOT 5 RPC не имеют. Для их фотограмметрической обработки необходимо применять строгий подход, позволяющий, используя информацию о траектории движения спутника и углов ориентации камеры, выполнить трассировку совокупности лучей, формирующих изображение, и найти их пересечение с земной поверхностью. Вся необходимая для этого информация хранится в файле метаданных DIM, входящего в состав поставки продукта, — поясняет Антон Сонюшкин, руководитель департамента обработки изображений и разработки программного обеспечения ИТЦ «СКАНЭКС».

Для оценки точности ориентирования снимков были проведены несколько экспериментов, основанных на использовании нескольких видов преобразований, для коррекции, как RPC, так и строгой модели, при различном соотношений опорных и контрольных точек.

Согласно проведенным измерениям, номинальная точность (без использования опорных точек) продукта GFB Level-1A (TH-01-1), составила 333.5 м СКО и 715.8 м по критерию CE90%, что не соответствует заявленной точности — 25 метрам по критерию CE90%. Кроме того, согласно проведенным экспериментам, максимальная достигнутая точность ортотрансформирования продуктов GFB Level-1A составила 23 метра СКО и 49.9 CE90% и была получена при использовании проективных поправок на 16 опорных точках. При этом значительного изменения точности при снижении количества опорных точек не прослеживается. Это позволяет сделать вывод о существенной неточности строгой модели камеры GFB (TH-01-1), по которой осуществлялся расчет коэффициентов рационального многочлена (RPC) для продуктов уровня Level-1A.

Номинальная точность продукта GFB Level-1B (TH-01-1) составила 40.1 м СКО и 86.1 CE90%, что так же не удовлетворяет точности, заявленной компанией-оператором. Максимальная точность ортотрансформирования составила 6.2 м СКО и 13.5 м CE90% и была достигнута при использовании проективных поправок на 16 опорных точках.

Таким образом, при достаточном количестве опорных точек (не менее 9-ти, равномерно распределенных по снимку) и использовании метода проективных поправок исходных RPC коэффициентов данные уровня обработки GFB Level-1B могут применяться для создания ортофотопланов масштаба 1 : 25 000. В тоже время стоит обратить внимание на то, что при тестировании обрабатывался снимок, полученный в надир, и в случае использования снимков с отклонением от надира их точностные характеристики ухудшатся.

Продукт HRG Level-1A (SPOT 5) характеризуется более высокой номинальной точностью 24 м СКО и 51.5 CE90%, что, тем не менее, так же не укладывается в заявленные компанией Astrium величины: < 30 м CE90%. Максимальная точность ортотранформирования была получена с 9-тью опорными точками при использовании линейной коррекции эфемерид и углов ориентации камеры и составила 3.5 м СКО и 7.5 CE90%. В то же время использование всего одной опорной точки и линейной коррекции эфемерид позволило получить продукт, пригодный для создания ортофотопланов масштабов 1 : 25 000 и мельче (по точности).

Таким образом, номинальная точность продуктов GFB Level-1A (TH-01-1), GFB Level-1B (TH-01-1), а так же HRG Level-1A (SPOT 5), участвующих в тестировании, не соответствует заявленной компаниями BSEI и Astrium. Причем для продукта GFB Level-1A она в 28 раз хуже, для продукта GFB Level-1B – более чем в 3, и для продукта HRG Level-1A – в 1.5 раза.

Можно сделать вывод о потенциальной пригодности данных GFB Level-1B (TH-01-1) для изготовления ортофотопланов масштаба 1 : 25 000 (для равнинных и холмистых территорий), при условии использования не менее 9-ти контрольных точек и проективного метода коррекции RPC.

Продукты GFB Level-1A (TH-01-1), по мнению специалистов ИТЦ «СКАНЭКС», малопригодны для фотограмметрической обработки, и могут представлять интерес только в случае предоставления оператором телеметрической информации, позволяющей выполнить фотограмметрическую обработку по строгой модели.

Данные HRG Level-1A пригодны для создания ортофотопланов масштаба 1 : 25 000 (для равнинных и холмистых территорий), при условии использования одной надежной опорной точки, и 1 : 10 000 масштаба (по точностным характеристикам), при условии применения 5-ти равномерно распределенных опорных точек, используя метод линейной коррекции эфемерид и углов ориентации камеры.

— Дешифровочные характеристики снимков в рамках данной работы не оценивались, и вывод о пригодности данных для создания ортофотопланов масштаба 1 : 25 000 и мельче основывается исключительно на полученных оценках геометрических характеристиках снимков, — резюмировал Антон Сонюшкин.

СПРАВКА:

24 августа 2010 года с космодрома Цзюцюань, на ракетоносителе Long March 2D на орбиту был выведен китайский спутник ДЗЗ TianHui-01-1 (TH-01-1), а 6 мая 2012 с того же космодрома и его брат-близнец TianHui-01-2 (TH-01-2), которые сегодня образуют систему ТН-01. Основные характеристики аппаратов приведены в табл. 1.

Табл. 1

Оба космических аппарата оборудованы тремя камерами, основные характеристики которых приведены в табл. 2.

Табл. 2

Оператором данных является Китайская компания «Beijing Space Eye Innovation Technology Co., Ltd.» (BSEI), которая предоставляет конечному пользователю продукты следующих уровней обработки:

— Level-1A. Данные прошедшие только радиометрическую коррекцию, в состав поставки входит изображение, файл метаданных и файл RPC (с коэффициентами рационального многочлена третьей степени);

— Level-1B. Данные уровня 1А, прошедшие процедуру уточнения параметров внешнего и внутреннего ориентирования, в состав поставки входит изображение, файл метаданных и файл с уточненными RPC;

— Level-2. Данные уровня 1A, прошедшие процедуру геометрической коррекции и трансформированные в картографическую проекцию, без использования опорных точек и ЦМР, в состав поставки входит изображение и файл метаданных;

— Level-3A. Данные уровня 1A, прошедшие процедуру геометрической коррекции и трансформированные в картографическую проекцию, с использованием опорных точек, в состав поставки входит изображение и файл метаданных;

— Level-3B. Данные уровня 1B, прошедшие процедуру ортотрансформирования, в состав поставки входит изображение и файл метаданных.

Взаимное положение снимков TH-01-1 и SPOT 5. Синим цветом, показан контур снимка TH-01-1, голубым —SPOT 5	Расположение точек на снимке TH-01-1	Расположение точек на снимке SPOT 5