GCP REQUIREMENT FOR HIGH-RESOLUTION SATELLITE MAPPING
Th. Toutin * *, R. Chénier®
* Natural Resources Canada, Canada Centre for Remote Sensing, 588 Booth St., Ottawa, Ontario, KIA 0Y7 Canada -
thierry.toutin(cüccrs.nrcan.gc.ca
? Consultants TGIS inc., 16 chemin Pelletier, Chelsea, Quebec, JOB 2A6 Canada - rene.chenier(Q)ccrs.nrcan.gc.ca
KEY WORDS: Photogrammetry, QuickBird, Geometric, Bundle, Adjustment, Accuracy, Requirements, Mapping
ABSTRACT:
High-resolution images have to be geometrically and precisely processed with ground information, such as ground control points
(GCPs) and digital elevation models (DEM) to generate accurate map products and 3D geospatial information. Consequently, the
3D multi-sensor physical model developed at Canada Centre for Remote Sensing for medium-resolution satellite images was
adapted for these new high-resolution data, such as SPOT-5, EROS, IKONOS and QuickBird. To evaluate the impact of GCP
accuracy in the geometric correction process of the highest resolution data available, QuickBird (0.61 m), different methods of
collection were used with accuracies varying from 10 m to 0.10 m. Good quality results (4-5 m in both axes), as related to input
accuracy, were obtained when using GCPs collected from 10-m accurate map. Medium quality results (3-4 m in both axes), as
related to input accuracy, were obtained when using GCPs collected from 1-m pixel orthophotos (3-5 m positioning accuracy) These
medium quality results are mainly due to differential errors caused by a lack of homogeneity between the orthophotos. High quality
results (0.8 m and 1.4 m in both axes), as related to input accuracy, were obtained when using GCPs collected from differential GPS
(0.20-m accuracy) and hand-held commercial GPS (2-3 m accuracy), respectively. These geopositioning accuracies meet the
1:5,000 to 1:10,000 mapping standard, respectively. Consequently, depending upon the positioning accuracy required by the user
and their applications, the appropriate GCP collection method can be chosen to maximize scientific and managing aspects.
RÉSUMÉ :
La géométrie des images de haute résolution doivent étre traitées avec précision en utilisant des données-terrain, tels des points
d'appui(PA) et des modéles numériques d'altitude (MNA) pour créer des produits cartographiques précis et de l'information
géospatiales 3D. Le modele physique multicapteur 3D, développé au Centre canadien de télédétection pour les images satellitales
de moyenne résolution, a été alors adapté a ces nouvelles données de haute résolution, tels SPOT-5, EROS, IKONOS et QuickBird.
Pour évaluer l'impact de la précision des PA sur la correction géométrique des données de la plus haute résolution disponibles,
QuickBird (0,61 m), on a utilisé différentes méthodes d'acquisition avec des précisions variant de 10 m à 0,20 m. De bons résultats
(4 m dans les deux axes), par rapport à la précision des données d'entrée, ont été obtenus avec les PA d'une carte
topographique de 10 m de précision. Des résultats moyens (4-5 m dans les deux axes), par rapport à la précision des données
d'entrée, de la modélisation géométrique calculée avec les PA acquis d'orthophotos (3-5 m de précision), s'expliquent par des
erreurs différentielles causées par le manque d'homogénéité entre les orthophotos. De trés bons résultats (0,8 m et 1,4 m dans
les deux axes), par rapport à la précision des données d'entrée, ont été obtenus avec des récepteurs SLDEG (“DGPS”) (0,10 m
de précision) et SLEG (*GPS") (2-3 m de précision) permettent d'atteindre la précision cartographique des échelles du 1 : 5
000 et 1 : 10 000, respectivement. Par conséquent, le choix de la méthode d'acquisition des PA dépend de la précision de la
localisation requise par l'utilisateur et du type d'applications. Elle peut étre alors sélectionnée pour maximiser les aspects
scientifiques et de gestion de projet.
1. INTRODUCTION
This universal geometric model is to be used in the different
High resolution images, such as Quickbird (0.61 m resolution), ^ mapping processes: operational automatic DEM generation,
IKONOS (0.8 m resolution), EROS (1.8 m resolution), and ortho-image generation, and 3D-geospatial information
SPOT-5 (2.5-5.0 m resolution), have to be geometrically ^ extraction on digital stereo photogrammetric workstation.
processed with ground control points (GCPs) and digital Whatever the processes applied, a geometric correction method
elevation models (DEM) to generate precise map products ^ using the multi-sensor model has to be first computed. When
before being used for extracting geospatial information. accurate results (less than 5 m) are required GCPs have to be
Consequently, the 3D multi-sensor physical model developed ^ acquired to precisely compute/refine the parameters of the
for medium-resolution sensors in the visible and infra-red mathematical functions, which physically describe the acquisition
(Landsat, SPOT, ASTER, etc.) as well as in the microwave system geometry (Toutin, 2004b). Generally, an iterative least-
(SIR-C, ERS-1, RADARSAT) at Canada Centre for Remote square adjustment process is applied when more GCPs than the
Sensing (CCRS) (Toutin, 1995) was adapted two years ago for — minimum number required by the model (as a function of
IKONOS high resolution data and now for SPOT-5, EROS and unknown parameters) are used.
QuickBird data (Toutin, 2004a).
* Corresponding author.
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