资源三号测绘卫星 DSM 与AST ER GDEM 精度对比分析--以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据质量,选取地貌类型丰富的云南省高海拔山区为试验样区,以1∶10 000实测地形图DEM为假定真值,以30m分辨率ASTER GDEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两方面着手,对国产资源三号测绘卫星DSM数据精确性进行分析。结果表明:国产资源三号测绘卫星DSM数据精度整体高于ASTER GDEM。     

紫金矿区"资源三号"卫星立体影像提取DEM精度评价

作为我国首颗高分辨率立体测绘卫星,"资源三号卫星"(ZY-3)为大区域立体测绘提供了可能.以紫金矿区为研究区,利用ZY-3立体影像提取数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),评价了山区地形条件下该卫星的立体测绘能力.结果显示,无地面控制点情况下DEM精度在20 m以内,1个控制点便可以将DEM的精度提高至5.2 m,3～5个控制点可使DEM的精度达到4.8 m.分析3～8个控制点生成的DEM的精度,结果显示,单个检查点的系统误差对总误差影响较大,随机误差对总误差贡献较小.在有控制点的情况下,ZY-3立体影像能够满足山区地形1:50000 DEM测绘的精度要求.     

联合CryoSat-2测高数据和地面高程数据建立东南极拉斯曼丘陵地区DEM

拉斯曼丘陵地区位于东南极伊丽莎白公主地,中国南极中山站位于拉斯曼丘陵的东部,是中国南极科学考察的重要地区。数字高程模型（DEM）是南极冰盖变化研究的基础,卫星测高数据是南极地区构建DEM的主要数据来源。CryoSat-2是新一代用于极地冰盖和海冰监测的测高卫星,联合2013年和2014年南极冬季的CryoSat-2测高数据以及中国、澳大利亚、印度三个国家现场测量的60余个地面高程数据,利用克里金插值方法建立了拉斯曼丘陵地区200 m分辨率的DEM（简称LA-DEM）。利用未参与插值的地面高程数据对新建立的LA-DEM进行了验证,并与Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及BEDMAP 2等四种国际上常用的南极DEM进行比较,结果表明LA-DEM的高程精度约为19.7 m,优于其他4种南极DEM。     

雷达干涉测量技术获取多分辨率山区高程模型

利用一组间隔仅为一天的高分辨雷达卫星COSMO-Skymed影像获取西部某山区4个不同分辨率（4m、10m、20m、50m）的数字高程模型（DEM）。由于西部高山空白区缺乏实测资料,所以以航天飞机雷达地形测绘（SRTM）为参考数字高程模型（DEM）并从其中获取较为可靠的足量地面控制点,从图像中选取高坡度、低坡度、低相干性三个区域,分别从坡度、相干性、分辨率三个方面,比较、分析山区DEM的精度。研究表明：利用合成孔径雷达干涉（InSAR）技术获取的与SRTMDEM基本一致;低坡度区域比高坡度区域的精度更高;相比于低坡度地区,高坡度地区的高程差值对分辨率的变化更为敏感;DEM分辨率越高,与SRTMDEM的差值就越大,与SRTMDEM本身的分辨率较小有关;对于低相干区域,其可靠性有待商榷,即使其50m分辨率的DEM与SRTMDEM也存在较大差距。     

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。     

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。     

数字高程模型的生产及更新

数字高程模型(DEM)是基础测绘的重要产品之一，结合测绘生产实际情况，阐述了数字高程模型生产的主要技术环节，并提出了利用已有DEM进行数据更新的方法。     

数字高程模型的技术获取

数字高程模型(DEM)作为数字测绘产品生产中一种新的生产技术手段，以其高精度且现势性强的优势已应用于国际测绘市场上。针对不同区域采用不同形式的数据采集方法进行数字高程模型的技术获取，可通过建立DEM数据生产的质量控制，实现与国际测绘技术规范的接轨。     

数字高程模型(DEM)成果裁切探讨

随着计算机技术及测绘产品的不断发展,数字高程模型(DEM)已成为地理信息空间系统和"数字地球"的重要组成部分。在测绘技术蓬勃发展的今天,数字高程模型(DEM)的生产已成为各生产部门较关注的问题之一,特别是近年来数字龙江地理空间框架建设一期工程对数字高程模型(DEM)产品成果的要求有很大提高,数字高程模型(DEM)成果的裁切也显得尤为重要,本文从工作中遇到的DEM成果裁切问题入手,结合笔者多年的测绘生产经验,研讨DEM成果裁切问题。     

南极冰盖DEM机载测高验证与分析——以西南极Thwaites冰川为例

利用冰桥计划(IceBridge)在西南极Thwaites冰川的机载激光测高数据,对ICESat卫星测高数据和目前国际常用的4种南极DEM,包括Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2DEM和JLB97DEM的精度进行了验证和分析。结果表明,ICESat卫星测高数据和ICESat DEM有着较高的高程可靠性,其与冰桥计划机载测高数据的平均高程差小于5m,标准差小于15m。Bamber 1km DEM高程可靠性相比ICESat卫星测高数据和ICESat DEM低一些。JLB97DEM、RAMPv2DEM与冰桥计划机载测高数据之间的标准差超过30m,尤其在坡度较大的区域,高程可靠性低。     

基于星载激光雷达和雷达高度计数据的南极冰盖表面高程制图

南极数字高程模型DEMs(Digital Elevation Models)是研究极区大气环流模式,南极冰盖动态变化和南极科学考察非常重要的基础数据。目前,科学家已经发布了五种不同的南极数字表面高程模型。这些数据都是由卫星雷达高度计,激光雷达和部分地面实测数据等制作而成。尽管如此,由于海洋与冰盖交接的南极冰盖边缘区随时间的快速变化,有必要根据新的卫星数据及时更新南极冰盖表面高程数据。因此,我们利用雷达高度计数据(Envisat RA-2)和激光雷达数据(ICESat/GLAS)制作了最新的南极冰盖高程数据。为提高ICESat/GLAS数据的精度,本文采用了五种不同的质量控制指标对GLAS数据进行处理,滤除了8.36%的不合格数据。这五种质量控制指标分别针对卫星定位误差、大气前向散射、饱和度及云的影响。同时,对Envisat RA-2数据进行干湿对流层纠正、电离层纠正、固体潮汐纠正和极潮纠正。针对两种不同的测高数据,提出了一种基于Envisat RA-2和GLAS数据光斑脚印几何相交的高程相对纠正方法,即通过分析GLAS脚印点与Envisat RA-2数据中心点重叠的点对,建立这些相交点对的高度差(GLAS-RA-2)与表征地形起伏的粗糙度之间的相关关系,对具有稳定相关关系的点对进行Envisat RA-2数据的相对纠正。通过分析南极冰盖不同区域的测高点密度,确定最终DEM的分辨率为1000 m。考虑到南极普里兹湾和内陆地区的差异性,将南极冰盖分为16个区,利用半方差分析确定最佳插值模型和参数,采用克吕金插值方法生成了1000 m分辨率的南极冰盖高程数据。利用两种机载激光雷达数据和我国多次南极科考实测的GPS数据对新的南极DEM进行了验证。结果显示,新的DEM与实测数据的差值范围为3.21—27.84 m,其误差分布与坡度密切关系。与国际上发布的南极DEM数据相比,新的DEM在坡度较大地区和快速变化的冰盖边缘地区精度有较大改进。     

海岛礁卫星影像无地面控制点定位方法

针对海岛礁卫星影像的定位问题,提出一种利用航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission,SRTM）DEM辅助的无地面控制点定位方法。该方法分为概略定位和精定位两个阶段,各阶段均包括DEM提取和DEM匹配等主要步骤,可分别对影像中的相对误差和绝对误差进行补偿。SRTM DEM被充分应用到方法各环节中,以发挥其高精度的特性:提取DEM时既用于剔除海域点,也用于确定求解陆域点高程时的高程搜索范围,从而避免海域影像的不利影响,同时保证计算效率;DEM匹配时其作为基准数据。利用多景天绘一号卫星海岛礁地区的立体影像进行验证。实验结果表明,所提出的方法对具有不同陆域比例、不同生产方式的天绘一号海岛礁影像均能得到较稳定且较高的定位精度,平面和高程精度分别优于6.2 m、5.2 m,能较好地满足1:50 000比例尺地形图的精度要求。定位精度基本不受待匹配DEM分辨率的影响,计算效率取决于陆域比例和待匹配DEM的分辨率。     

基于机载LiDAR数据的广西困难地区高精度DEM生产研究

数字高程模型(DEM)利用有限的地形高程数据实现对地表形态的数字化模拟,是测绘部门数据生产的重要内容.当前DEM生产主要采用交互式数字摄影测量方式,不仅需要投入大量人力,极为依赖经验,同时生产效率也较为低下.近年来兴起的机载激光雷达(LiDAR)技术为DEM获取提供了一种新的途径.本文以广西植被茂密区和陡石山区的点云数据为例,研究在广西困难地区应用机载LiDAR技术进行高精度DEM生产的可行性,并利用同区域的数字广西地貌成果对所生产的DEM进行精度验证.结果表明,应用机载LiDAR数据进行DEM生产不仅将植被茂密区的生产效率提升了25％,陡石山区的生产效率提升了7倍以上,同时数据精度能够满足1:10000 DEM的要求,在广西传统DEM生产困难地区具有极大的优势.     

多源DEM数据地形因子表达准确性分析

在不同分组条件下,以1∶10 000数字地形图构建的DEM作为参考,对由资源三号正后视立体像对构建的DEM、SRTM和ASTER GDEM提取的高程、坡度和坡长进行对比分析,结果表明:(1)资源三号数据构建的10 m分辨率DEM表现出最高数据质量,增加控制点个数及提高DEM生产的分辨率,并未提高数据质量;(2)在海拔1000~1100 m,分辨率30 m的SRTM和ASTER GDEMv2数据质量凸显绝对优势,但在海拔1100~1300 m及不同土地利用类型分组中,资源三号数据构建的10 m分辨率DEM数据质量更高;(3)建立了基于多组样本数据进行相似性评价的指标——SI指数,综合试验样本的均值和标准差定量化评价与参考样本数据的相似程度,可定量反映数据组之间的相似关系。     

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。     

采用小波分析的SRTM DEM与ASTER DEM数据融合

为了利用航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型(SRTM DEM)与先进星载热反射和反辐射仪数字高程模型(ASTER DEM)的互补信息,提出基于小波分析的多源DEM数据融合方法,以我国秦岭典型高山峡谷地貌类型区为试验样区,选取相同位置的SRTM DEM与ASTER DEM数据,通过重采样、数据配准等步骤形成融合数据源;对小波分解的低频系数作基于邻域像素关联性的融合,高频系数采用像素点绝对值取大的融合,生成融合DEM。并把融合前与融合后的数据分别与1∶5万高程库数据作精度比较,总体统计与抽样检查表明融合DEM精度较源数据均得到了提高。该融合技术为应用SRTM DEM与ASTER DEM生成精度和可靠性更高的DEM产品提供了可行方案。     

SRTM(1″)DEM在流域水文分析中的适用性研究

高精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据是流域水文分析应用的基础。美国地质调查局新发布了全球高分辨率数字高程数据产品,其空间分辨率为1″(约为30 m)。为评价该数据在流域水文分析中的适用性,以鹤壁汤河流域为实验区,以机载LiDAR DEM数据为参考,统计了SRTM(1″)数据的高程误差,分析了坡度、坡向、地表覆盖等对误差的影响;在基于地形的水文分析中,统计分析了SRTM(1″)数据误差对地形湿度指数、坡度坡长因子以及汇流动力指数等地形指数计算的影响;最后选取流域汇水区面积、最长水流路径长度、形状系数、弯曲度系数等流域特征参数对两种DEM数据提取结果进行了对比。研究表明SRTM(1″)DEM数据具有较高的精度,原始数据均方根误差为5.98 m,在消除平面位移误差后减小为4.32 m。基于地形的水文分析表明SRTM DEM与LiDAR DEM计算结果具有一定的差异,地形湿度指数平均值略高,坡度坡长因子和汇流动力指数平均值偏低,离散度偏小,这与SRTM DEM在微地貌以及高坡度地形区存在失真相关。两种DEM数据提取流域特征参数差异较小。上述研究表明SRTM DEM(1″)数据在流域水文分析中具有较大的应用潜力。     

SAR卫星轨道数据精度对Doris获取DEM精度的影响研究

本文介绍了InSAR卫星轨道状态矢量内插方法,基于荷兰Delft大学开发的Doris雷达干涉软件分析了SAR卫星轨道数据误差对基线参数、参考椭球面相位、地形干涉相位和数字高程模型(DEM)精度的影响。以西藏玛尼地区为例,采用ERS1/2卫星数据,利用Doris软件,分别生成了基于欧空局(ESA)粗略轨道数据和荷兰Delft大学精密轨道数据的数字高程模型(DEM),并以SRTMDEM为基准对其精度进行了对比分析。结果表明,基于粗轨数据获取的DEM明显存在系统偏差,而基于精轨数据获取的DEM与SRTM DEM吻合的很好,相对于前者,精度提高5倍。     

利用SPOT5 HRS条带影像制作DEM及等高线的技术方法

随着高分辨率遥感卫星技术的日益成熟,卫星影像数据已在测绘领域得到广泛应用,国家西部1∶5万地形图空白区测图工程中首次大规模采用卫星立体条带影像进行1∶5万地形图的制作。由于西部无图区绝大部分区域位于高原地带,地形多以高山地、山地为主,地物稀少,自然环境恶劣,生产数字高程模型(DEM)、获取等高线数据的工作量较大,所以如何采用新技术、新方法解决DEM以及等高线数据的获取,减少工作量,提高工作效率,将是我们面临的难题。在此笔者通过西部测图工程三江源区域测图生产试验,重点讨论利用SPOT-5 HRS立体卫星影像制作数字高程模型、等高线的相关问题,并对采用不同方法作业的成果进行分析比较、精度评定,探索高精度、高效率生产数字高程模型及等高线数据的技术和方法。     

DEM数据高程精化方法研究

由于采用不同技术规程规范的原因,目前1∶500比例尺DEM数据高程中误差往往跟1∶500比例尺地形图高程中误差约相差5 cm,为了基础测绘数据的融合和精度统一,笔者在浙江省台州市椒江试验区对DEM数据进行高程精度提升研究,利用实地采集精化点和检核点高程信息,采用克里金插值法理论建立高程差模型,求取DEM格网高程差改正值,实现对DEM高程进行改正,达到DEM数据高程精化的目的,并对精化后的DEM高程进行了检测和验证,实验达到了预期效果。