ZY-3 Block adjustment supported by glas laser altimetry data

ZY-3 is the first Chinese civilian high-resolution stereo-mapping satellite, designed for 1:50 000 scale mapping. Although ZY-3 has a very high accuracy for direct image geolocation without ground control points (GCPs), the use of some GCPs is still indispensable for stereo mapping. A novel method is proposed whereby spaceborne Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) laser altimetry datasets are viewed as generalised height control points to support a ZY-3 block adjustment. This method separates planimetric and height control, integrating the latter with GLAS data such that, without other GCPs, the vertical accuracy of ZY-3 images can be improved significantly. Both flat and mountainous terrain were selected to evaluate the proposed method. The results show that by adding two GLAS height control points for a single image, or spaced every 50 km in the along-track (orbital) direction for block images, the vertical accuracy can satisfy the requirements of 1:50 000 scale mapping, thus reducing the need for field surveying. Additionally, the method will be valuable for integrating spaceborne laser altimetry data and optical images for global mapping without any GCPs. Resume ZY-3 est le premier satellite civil chinois pour la cartographie stereoscopique a haute resolution, concu pour la cartographie a l'echelle 1:50 000. Malgre la grande precision intrinseque de ZY-3 pour la localisation directe des images sans points d'appui, le recours a quelques points d'appui reste indispensable pour la cartographie stereoscopique. Cet article propose une nouvelle methode qui utilise les donnees du lidar spatial GLAS (Geoscience Laser Altimeter System) comme des points d'appui altimetriques generalises pour le recalage de blocs ZY-3. Cette methode separe les recalages planimetrique et altimetrique, et utilise pour ce dernier les donnees GLAS afin d'ameliorer significativement la precision altimetrique des images ZY-3 sans aucun autre point d'appui. Des sites ont ete selectionnes a la fois dans des regions de plaine et de montagne pour evaluer la methode proposee. Les resultats montrent qu'en introduisant deux points d'appui altimetriques issus de GLAS dans une meme image, ou des points espaces de 50 km dans la direction de l'orbite pour des blocs d'images, la precision verticale devient conforme aux exigences de la cartographie au 1:50 000 ce qui permet de reduire les operations de terrain. Ainsi, cette methode permettra d'integrer des donnees lidar spatiales et des images optiques pour une cartographie globale sans aucun point d'appui. Zusammenfassung ZY-3 ist der erste zivile chinesische hochauflosende Stereosatellit, der fur Kartierung im Masstab 1:50 000 entwickelt wurde. Obwohl ZY-3 eine sehr hohe Genauigkeit fur die direkte Bildorientierung ohne Passpunkte (GCPs) besitzt, ist der Einsatz von einigen Passpunkten fur die Stereokartierung unerlasslich. Deshalb wird eine neuartige Methode vorgestellt, fur die Laserhohendatensatze des satellitengestutzten Geoscience Laser Altimeter Systems (GLAS) als generalisierte Hohenpasspunkte die ZY-3 Bundelausgleichung unterstutzen. Bei dieser Methode werden planimetrische und Hohenkontrolle getrennt, wobei letztere mit GLAS-Daten gestutzt wird, so dass ohne weitere Passpunkte die Hohengenauigkeit der ZY-3 Bilder signifikant gesteigert werden kann. Es wurden Gebiete mit flachem und gebirgigem Gelande zur Evaluation der neuen Methode ausgewahlt. Die Ergebnisse zeigen, dass fur ein Einzelbild durch Einfuhrung von zwei zusatzlichen GLAS Hohenpasspunkten, bzw. bei einem Block von Bildern durch im Abstand von je 50 km entlang der Satellitenbahn gewahlten GLAS Hohenpasspunkten die erzielte Hohengenauigkeit fur die Anforderungen einer Kartierung im Masstab 1:50 000 ausreichend ist. Damit kann der Bedarf an Vermessung im Feld reduziert werden. Zusatzlich ist die Methode fur die Integration von satellitengestutzten Laserhohenmessdaten und optischen Bilddaten fur eine globale Kartierung ohne Passpunkte von Vorteil. Resumen ZY-3 es el primer satelite cartografico civil chino con capacidad estereo de alta resolucion, disenado para derivar cartografia a escala 1:50 000. A pesar de la alta precision del ZY-3 en la geolocalizacion directa de imagen sin puntos de control en tierra (GCP), sigue siendo necesario el uso de algunos GCP en el uso estereoscopico de las imagenes. Se propone un nuevo metodo en el que los conjuntos de datos captados con Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) se usan como puntos de control vertical en un ajuste de imagenes ZY-3. En este metodo se separa el control horizontal del vertical, integrando estos ultimos a los datos GLAS mejorando significativamente la precision vertical de las imagenes ZY-3 sin anadir GCP. El metodo propuesto se ha evaluado tanto en terreno llano como montanoso. Los resultados muestran que mediante la inclusion de dos puntos de control verticales GLAS para una sola imagen, o puntos espaciados cada 50 km a lo largo de la trayectoria (orbital) de las imagenes del bloque, la precision vertical puede satisfacer los requisitos de la cartografia a escala 1:50 000, reduciendose la necesidad de trabajos topograficos de campo. Ademas, el metodo sera de gran valor para la integracion de datos de altimetria laser bordo de vehiculos espaciales e imagenes opticas para la cartografia global sin GCP. 摘要 资源三号是中国的第一颗高分辨率民用立体测图卫星,主要用于1:50 000比例尺测图。虽然资源三号有比较高的无控定位精度,但在高精度测图时仍然需要一定数量的地面控制点。文章提出了一种利用ICESat卫星上的地学激光测高仪GLAS数据作为高程控制辅助资源三号区域网平差的新方法。试验表明,该方法能在没有其他地面控制点的情况下,显著提升资源三号的无控高程精度。对于单景影像,在沿轨方向加入两个GLAS高程控制点,对于大区域影像,沿轨间隔50 km左右选择GLAS高程控制点,能达到1:50 000测图的高程要求。该方法对于未来采用星载激光测高数据与光学立体影像集成用于全球无控立体测图具有一定的参考价值。