Анализ применимости снимков мультиспектральной съемочной системы космического аппарата Канопус-В в обеспечение автоматического создания цифровой модели местности

Специфика фокальной плоскости мультиспектральной съемочной системы (МСС) КА «Канопус-В» (Боярчук и др., 2011) обуславливается расположением ПЗС-матриц (ПЗС – прибор с зарядовой связью) таким образом, что наблюдение местности обеспечивается в спектральных каналах в различные моменты времени и под разными углами визирования. При этом для наиболее удаленно-расположенных ПЗС-матриц в фокальной плоскости угол конвергенции лучей визирования различных спектральных каналов наблюдаемых для точек местности может достигать 8°. Учитывая достаточно значительный угол конвергенции (хотя для стерео пар и рекомендуется угол более 20°), в рамках настоящей работы оценивается применимость снимков МСС КА «Канопус-В» для автоматического создания цифровых моделей местности (ЦММ).
Анализ принципиальной возможности применения данных МСС для формирования ЦММ осуществлялся по результатам обработки данных съёмки окрестностей г. Хобарт (съемка от 20.09.2024, КА «Канопус-В» №4). Данный район традиционно используются в ДЗЗ в качестве полигона для демонстрации фотограмметрической точности космических снимков, например, (Fraser, Ravanbakhsh, 2009). По результатам уточнения параметров RPC-модели микрокадров (рассчитанных с использованием технологий Банка базовых продуктов (Markov et al., 2019)) на основе геодезических опорных точек, выполнена оценка точности стерео-измерений: среднеквадратическое отклонение (СКО) – около 1 пикс., максимальная невязка – 1,5 пикс. В свою очередь, использование опорных точек, автоматически детектированных в рамках стандартной обработки (Васильев и др., 2020), показало результат стерео-измерений несколько хуже – около 2 пикс., максимальная невязка – более 4 пикс.
С целью оценки качества формирования ЦММ относительно SRTM-30m/COP-DEM было разработано программное обеспечение (ПО), включающее компоненты построения эпиполярных изображений, расчет матрицы диспарантности (на основе алгоритма (Hirschmuller, 2008)) и создания плотной ЦММ. При этом валидация работы ПО для построения ЦММ осуществлялась на основе данных зарубежных КС ДЗЗ. В таком случае оценка качества ЦММ, сформированной по данным МСС, заключалась в построении матрицы разниц высот и последующей оценки случайной и систематической ошибок. В итоге независимо от выбора опорных данных (геодезические измерения либо автоматически идентифицированные на опорном покрытии) случайная ошибка составляла около 1 пикселя. При этом систематическая ошибка для геодезических опорных точек составляла ~1 пикселя, тогда как для автоматически идентифицированных опорных точек около 2 пикселей.
Полученные результаты демонстрируют принципиальную возможность построения ЦММ на основе данных МСС КА «Канопус-В» и показывают результат несколько лучше оценок, приведенных в (Некрасов, 2014). При этом отмечается возможность формирования ЦММ полностью в автоматическом режиме. В свою очередь использование геодезически измеренных опорных точек позволяет вдвое нивелировать систематическую ошибку ЦММ относительно SRTM. Вместе с тем использование SRTM для компенсации систематики потенциально обеспечит возможность создания ЦММ всей территории РФ на основе данных КА «Канопус-В», учитывая достаточное количество безоблачных данных (Васильев и др., 2023).