国产资源三号测绘卫星DSM数据质量评价--以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据精度,在顾及地貌类型的情况下,以涵盖平原、台地、丘陵等地貌的高海拔山区为研究案例,并以1∶1万实测地形图DEM为假定真值,以90m分辨率SRTM DEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两个方面,对15m分辨率ZY-3DSM进行精度评价分析。研究结果表明:ZY-3DSM高程精度优于SRTM DEM,前者高程中误差仅为后者的1/6;就地形描述精度来讲,ZY-3DSM与SRTM DEM相比,其地形描述精度更接近理论值,前者RMS Et实际值仅为理论值0.99倍,而后者的实际值却是理论值5.13倍。由此看来,ZY-3DSM数据精度整体上高于SRTM DEM。     

不同格网密度的DSM/DEM对影像分类精度的影响研究

在无控制点的卫星影像正射校正中,大多采用DSM/DEM数据作为辅助数据来消除或限制因地形起伏引起的形变,然而经不同格网密度的DSM/DEM正射校正后的影像对后续处理会产生不同程度的影响,如对地物分类精度产生影响。针对这一问题,本文分别采用不同的DSM/DEM数据(China DSM 15 m、ASTER GDEM 30 m和SRTM 90 m)对资源三号影像进行正射校正,然后对正射校正后影像利用支持向量机进行分类,比较正射校正后影像结果的分类精度。结果表明:在相同重采样方法下,影像经China DSM 15 m DSM正射校正后结果的分类精度优于ASTER GDEM 30 m DEM和SRTM 90 m DEM。     

基于资源三号卫星影像的数字表面模型快速生产及精度分析

随着国产遥感卫星影像资源的日益丰富,基于国产遥感卫星影像的应用与研究也逐渐成为焦点。目前,充分利用国产卫星影像,逐步减少使用国外遥感影像,是我国现代测绘产业发展的大趋势。论文基于资源三号国产卫星影像,分别在稀少控制点、足够多控制点的条件下,研究快速生产DSM的技术流程,并对其精度进行对比分析,对基于国产高分辨率遥感卫星影像的现代测绘产品快速生产具有重要的理论意义和实践意义。     

资源三号测绘卫星影像产品精度分析与验证

资源三号测绘卫星提供了多种影像产品以满足不同用户的需求。本文首先介绍了资源三号测绘卫星多级影像产品及其制作方法,其中传感器校正产品、系统几何纠正产品、精纠正产品均带RFM(Rational Function Model),可进一步平差生产4D产品。利用登封和安平地区资源三号测绘卫星数据验证多级影像产品的定位精度和利用其制作的DSM(Digital Surface Model)和GTC（Geocoded Terrain Corrected）的精度,系统几何纠正产品与传感其校正产品精度相同,精纠正产品无控定位精度较高,而系统几何纠正产品与精纠正产品的平差精度与传感器校正产品的精度相同。利用资源三号测绘卫星数据制作的登封地区DSM和GTC的平面中误差为2.5米,高程中误差2.5米,安平地区平面中误差1.6米,高程中误差1.5米,高程精度满足1：50 000 DSM一级精度要求,平面精度满足1：50 000 DOM的精度要求。     

国产卫星遥感数据在电力选线中的适用性研究

国产卫星遥感数据以其大范围同步观测、综合成本较低等特点在电力选线中具有潜在的应用优势。本文以某220 k V架空输电线路设计为例,对高分二号正射影像进行无控定位精度和有控定位精度分析比较,以及对资源三号影像进行区域网平差,统计分析其在无控制点和有控制点情况下的平差精度。研究表明:高分二号卫星影像在有控制点的情况下其纠正精度完全能够满足1∶10 000全地形比例尺精度要求,利用资源三号影像制作DSM的高程精度能够满足山区1∶10 000地图比例尺要求。综合电力选线相关规程中对选线各阶段的比例尺要求,国产高分二号和资源三号联合应用,完全能够满足山地地区的电力选线的可研性和初设阶段的平面及高程精度需求。     

资源三号02星激光测高精度分析与验证

资源三号02星搭载了我国首台对地观测的卫星激光测高试验性载荷,对该载荷的精度进行了理论分析,并采用多个区域进行了实际精度验证,同时对其在航天测绘中的应用进行了试验。资源三号02星激光测高仪在平坦地区(坡度≤2°)的理论高程精度为0.85m、平面精度14.2m。试验表明,资源三号02星激光测高仪获得的有效测高数据约占23.89%,检校场区域其高程精度为0.89m,平面精度为14.76m;华北地区高精度DSM地形数据验证其高程精度为1.09m,内陆渤海海面上的激光高程精度为0.47m。将激光足印点作为高程控制点时,在陕西渭南试验区能将资源三号02星立体影像无地面控制的高程精度从11.54m提高到1.90m。虽然资源三号02星激光测高仪为试验性载荷,但试验结果证实国产卫星激光测高数据能有效提高立体影像无地面控制的高程精度,在全球测图工程中具有推广应用价值,建议后续立体测图卫星搭载业务化应用的激光测高仪。     

资源三号测绘卫星三线阵成像几何模型构建与精度初步验证

资源三号测绘卫星是我国首颗民用高分辨率立体测图卫星,其主要任务是利用三线阵影像实现1：5万立体测图。与采用国外商业卫星遥感影像进行测图相比,建立我国自主的测绘卫星的成像几何模型,进而生产影像产品和测绘产品,是卫星测绘应用的核心技术问题。本文根据资源三号测绘卫星的总体设计,分析了资源三号卫星高精度几何处理的关键问题,结合资源三号测绘卫星几何特性,提出了基于虚拟CCD线阵成像技术的资源三号测绘卫星成像几何模型,并进行传感器校正产品生产。本文利用资源三号卫星第一轨影像大连地区数据,完成了前视、正视、后视的传感器校正产品的生产试验,不同控制点情况下进行了平差试验,初步生产了该地区的数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）,并验证了精度。结果表明：在试验区四角布设控制点的情况下DOM平面精度优于3m,DSM高程精度优于2m。试验验证了资源三号测绘卫星成像几何模型的正确性。与国外相近分辨率的卫星相比,资源三号测绘卫星可以达到较高的几何精度。     

资源卫星三号DEM数据在活动构造定量研究中的应用评价

为评价资源三号测绘卫星(ZY-3)DEM数据在地质领域的应用效果,结合ZY-3卫星的在轨测试工作,选择内蒙古大青山山前断裂为实验区,从数据精度和可用性2个方面对ZY-3 DEM数据在活动构造定量研究中的应用进行评估。参考1∶5万比例尺DEM和实验区野外实测高精度GPS数据,对比ASTER传感器立体像对生产的30 m分辨率GDEM数据,采用检查点法和剖面法对ZY-3立体像对生产的5 m分辨率DEM数据进行了精度评价。实验结果表明:ZY-3 DEM的高程精度略优于ASTER GDEM;ZY-3 DEM受地表形态因素影响更为显著。通过对大青山山前断裂呼和浩特段的地貌特征进行遥感数据统计分析与微地貌研究发现,该区域以中、低陡坡为主(约占该段山体的92%),发育有4级夷平面和1级山前沉积台地,越靠近东部断裂末段,断裂的活动性越弱;断裂呈线性展布,其活动性以张性为主,兼具左行水平滑移。研究结果表明,ZY-3提供的高分辨率光学影像、多光谱影像和DEM可有效地应用于活动构造的定量研究。     

我国东部地区ASTER GDEM高程精度评价

为了解我国ASTER GDEM数据高程精度,在考虑空间分布的情况下,选取我国东部辽宁、山东、浙江和海南4个地区的平原、丘陵、山地等作为典型研究区,并以1∶5万DEM为假定真值、以1∶25万DEM为参照,通过DEM面误差可视化分析和DEM面误差信息熵模型等方法对ASTER GDEM数据的高程精度做了分析。结果表明:ASTER GDEM数据高程误差在整个地图上分布是否均匀与其高程精度高低无决定关系;在山地和丘陵地形研究区,其数据高程精度要高于SRTM DEM和1∶25万DEM。总体来看,中国东部地区ASTER GDEM数据高程精度整体上要高于SRTM DEM和1∶25万DEM,但低于1∶10万DEM。     

基于资源三号卫星影像的1:10000地形图更新可行性研究及精度分析

资源三号测绘卫星是我国第一个高分辨率民用立体测绘卫星。本文通过设立试验区,对资源三号卫星影像进行了空三加密、精度检验等操作。通过对精度检验数据的分析,得到了相关结论,可为相似项目提供参考。     

Accuracy assessment of GDEM,SRTM, and DLR-SRTM in Northeastern China

This paper compares the accuracy of Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) Global Digital Elevation Model (GDEM), Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) C-band and German Aerospace Centre (DLR)-SRTM X-band digital elevation models (DEMs) with the Ziyuan 3 (ZY-3) stereoscopic DEM and ground control points (GCPs). To date, the horizontal error of these DEMs has received little attention in accuracy assessments. Using the ZY-3 DEM as reference, this study examines (1) the horizontal offset between the three DEMs and the reference DEM using the normalised cross-correlation method, (2) the vertical accuracy of those DEMs using kinematic GPS data and (3) the relationship between the three DEMs and the reference ZY-3 DEM. The results show that the SRTM and DLR-SRTM have greater vertical accuracy after applying horizontal offset correction, whereas the vertical accuracy of the ASTER GDEM is less than the other two DEMs. These methods and results can be useful for researchers who use DEMs for various applications.     

基于资源三号测绘卫星DSM的精度评估研究

作为我国首颗民用立体测绘卫星数据产品,ZY-3 DSM对于我国地学分析具有极其重要的作用。本文在顾及地貌情况前提下,选取云南省高海拔山区为试验区,辅以1∶10 000野外实测地形图DEM为参考值,将分辨率为15 m的ZY-3 DSM与90 m的SRTM DEM从高程精度和地形精度进行较为全面的数据质量比较。结果表明:ZY-3 DSM在高程精度和地形精度均有更好的表现。总体看来,ZY-3 DSM数据质量更高,具有更广泛的利用价值。     

对ASTER GDEM数字高程模型的精度评价及修正

针对ASTER GDEM高程精度还未得到充分验证,以江西省莲花县为试验区,使用ICESat-2数据系统分析了ASTER GDEM在坡度、地形起伏度和土地利用类型中的误差分布。结果表明,ASTER GDEM受坡度、地形起伏度影响严重,随坡度、地形起伏度增加,GDEM误差呈上升趋势;对于不同土地利用类型,GDEM误差存在较大差异,在水域误差最大,在建设用地误差最小。最后,使用后向传播神经网络(BPNN)对莲花县ASTER GDEM修正,结果发现BPNN模型可以有效改善其高程精度。     

利用多光谱影像检测资源三号卫星平台震颤

卫星平台震颤是影响高分辨率卫星成像质量的因素之一,会引起影像模糊和内部畸变。本文从资源三号卫星多光谱相机的成像特点和多光谱影像配准误差影响因素入手,理论推导和仿真分析了卫星平台震颤对配准误差的影响规律,在此基础上提出了基于多光谱影像高精度密集匹配的平台震颤检测方法和流程,最后利用不同波段、不同时间的成像数据进行试验。试验结果表明资源三号卫星在试验数据成像阶段存在约0.6Hz的平台震颤,且垂轨方向震颤幅值大于沿轨方向,同时引起波段间相同频率周期性配准误差。检测结果为进一步提高资源三号处理精度提供了可能,也为卫星平台震颤源的分析和优化卫星平台设计提供了重要参考依据。     

利用弹性反馈神经网络融合ASTER GDEM和SRTM1高程数据

由于数据获取与后期处理方式不同,先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型(advanced spaceborne thermalemissionandreflectionradiometerglobaldigitalelevationmodel,ASTERGDEM)和航天飞机雷达地形测绘任务(shuttle radar topography mission,SRTM)数据在高程精度上存在差异,采用弹性反馈（resilient backpropagation,RProp）神经网络算法对二者进行融合处理,实现优势互补以提升高程精度。选取两个黄土丘陵沟壑地貌样区分别用于模型建立与效果验证,1∶10 000高程精度为参考数据,在建模样区应用RProp神经网络算法构建ASTER GDEM高程校正模型、SRTM1高程校正模型、ASTER GDEM与SRTM1高程融合模型,同时应用误差反向传播(back propagation,BP)神经网络建立ASTER GDEM与SRTM1高程融合模型,将这些模型的高程精度优化效果进行对比,并在验证样区检验RProp融合模型的可行性。结果表明,RProp融合模...     

Qualitative and quantitative assessment of TanDEM-X DEM over western Himalayan glaciated terrain

Glaciers have a high impact in the socio-economic sectors including water supply, energy production, flood and avalanches. A high precision digital elevation model (DEM) is required to monitor glaciers and to study various glacier processes. The present study deals with the qualitative and quantitative evaluation of the DEM generated from the bistatic TanDEM-X data by comparing it with GPS, Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat) data and standard global DEMs such as Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) and Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global DEM (ASTER GDEM). The study area consists of highly undulating glaciated terrain in western Himalaya, India. The results reveal that TanDEM-X is slightly better than SRTM both qualitatively and quantitatively, whereas ASTER GDEM showing maximum discrepancy among the three DEMs. The Root Mean Square Error (RMSE) of the TanDEM-X DEM with respect to GPS is 3.5 m at lower relief and 11.9 m at glaciated terrain, against 6.7 and 12.5 m for SRTM and 9.3 and 19.8 m for ASTER GDEM, respectively, for the same sites. On an average, for the whole study area, the RMSE of TanDEM-X is 7.9 m, SRTM is 9.3 m and ASTER GDM is 14.2 m. The RMSE of TanDEM-X, SRTM and ASTER GDEM with respect to ICESat are 16.3, 19.9 and 101.1 m, respectively. It is evident from the analysis that though SRTM is closer to TanDEM-X in terms of accuracy in the mountainous terrain, however, TanDEM-X will be more useful for studying glacier dynamics and topography.     

Vertical accuracy evaluation of freely available latest high-resolution (30 m) global digital elevation models over Cameroon (Central Africa) with GPS/leveling ground control points.

Digital Elevation Models (DEMs) contain topographic relief data that are vital for many geoscience applications. This study relies on the vertical accuracy of publicly available latest high-resolution (30?m) global DEMs over Cameroon. These models are (1) the ALOS World 3D-30?m (AW3D30), (2) the Shuttle Radar Topography Mission 1 Arc-Second C-Band Global DEM (SRTM 1) and (3) the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Global DEM Version 2 (ASTER GDEM 2). After matching their coordinate systems and datums, the horizontal positional accuracy evaluation was carried out and it shows that geolocation errors significantly influence the vertical accuracy of global DEMs. After this, the three models are compared among them, in order to access random and systematic effects in the elevation data each of them contains. Further, heights from 555 GPS/leveling points distributed all over Cameroon are compared to each DEM, for their vertical accuracy determination. Traditional and robust statistical measures, normality test, outlier detection and removal were used to describe the vertical quality of the DEMs. The test of the normality rejected the hypothesis of normal distribution for all tested global DEMs. Overall vertical accuracies obtained for the three models after georeferencing and gross error removal in terms of Root Mean Square (RMS) and Normalized Median Absolute Deviation (NMAD) are: AW3D30 (13.06?m and 7.75?m), SRTM 1 (13.25?m and 7.41?m) and ASTER GDEM 2 (18.87?m and 13.30?m). Other accuracy measures (MED, 68.3% quantile, 95% quantile) supply some evidence of the good quality of AW3D30 over Cameroon. Further, the effect of land cover and slope on DEM vertical accuracy was also analyzed. All models have proved to be worse in the areas dominated by forests and shrubs areas. SRTM 1 and AW3D30 are more resilient to the effects of the scattering objects respectively in forests and cultivated areas. The dependency of DEMs accuracy on the terrain roughness is evident. In all slope intervals, AW3D30 is performing better than SRTM 1 and ASTER GDEM 2 over Cameroon. AW3D30 is more representative of the external topography over Cameroon in comparison with two others datasets and SRTM 1 can be a serious alternative to AW3D30 for a range of DEM applications in Cameroon.