Abstract
Satellite imagery with high resolution of about one meter is used widely in commerce and government applications ranging from earth observation and monitoring to national digital mapping. Due to the expensiveness of IKONOS Pro and Precision products, it is attractive to use the low-cost IKONOS Geo product with vendor-provided rational polynomial coefficients (RPCs), to produce highly accurate mapping products. The imaging geometry of IKONOS high-resolution imagery is described by RFs instead of rigorous sensor models. This paper presents four different polynomial models, that are the offset model, the scale and offset model, the Affine model, and the 2nd-order polynomial model, defined respectively in object space and image space to improve the accuracies of the RF-derived ground coordinates. Not only the algorithm for RF-based ground coordinates but also the algorithm for accuracy improvement of RF-based ground coordinates are developed which is based on the four models, The experiment also evaluates the effect of different cartographic parameters such as the number, configuration, and accuracy of ground control points on the accuracy of geopositioning. As the result of a experimental application, the root mean square errors of three dimensional ground coordinates which are first derived by vendor-provided Rational Function models were averagely 8.035m in X, 10.020m in Y and 13.318m in Z direction. After applying polynomial correction algorithm, those errors were dramatically decreased to averagely 2.791m in X, 2.520m in Y and 1.441m in Z. That is, accuracy was greatly improved by 65% in planmetry and 89% in vertical direction.
1m급 전후의 고해상도 위성영상들이 지구관측 및 모니터링으로부터 국토의 디지털 지도제작에 이르기까지 폭넓게 활용되고 있다. IKONOS 영상의 경우 Pro와 Precision 제품은 상당히 고가이므로 정확한 지도를 제작하는데 저가의 Geo제품과 영상공급자에 의해 제공된 RPC계수를 이용하는 것은 바람직하다. IKONOS 고해상도 영상은 엄밀한 센서모델 대신 RF에 의해 설명되어진다. 본 연구에서는 RF 모델을 기반으로 추출되는 지상좌표의 정확도를 개선하기 위하여 대상물공간과 상공간에서 각각 정의된 4개의 모델, 즉 선형이동 모델, 축척 및 선형이동 모델, Affine 모델, 2차 다항식 모델을 제시하였다. RF 모델을 기반으로 한 지상좌표 산출 알고리즘과 산출된 지상좌표의 정확도 개선 알고리즘을 개발하고 실험을 통하여 다항식 보정모델별 개선효과를 분석하였다. 또한 지상기준점의 수와 배치유형, 측량의 정확도와 같은 여러 가지 지도제작 매개변수들이 지상좌표의 정확도에 미치는 효과를 평가하였다. 적용실험 결과, RF 모델에 의해 1차적으로 산출된 3차원 지상좌표의 RMSE는 X 방향에서 8.035m, Y 방향에서 10.020m, Z 방향에서 13.318m이었으나 다항식 보정 알고리즘을 통하여 X 방향 2.791m, Y 방향 2.520m, Z 방향 1.441m까지 RMSE를 낮춤으로써 수평위치에서 약 65%, 수직방향에서 약 89%까지 정확도를 크게 개선할 수 있었다.
