数字高程模型地形描述精度量化模拟研究

在首先提出数字高程模型（DEM）地形描述误差（Et)概念的基础上，以我国5个不同地貌类型区为试验样区，采用比较分析的方法，研究EDEM地形描述误差的成因、影响因素、量测方法以及误差的数学模拟途径。统计分析的结果证明DEM地形描述误差与DEM空间分辨率及其地面粗糙度之间存在着线性相关关系，回归分析结果显示，DEM地形描述误差Et的均方差RMS值可以表达为DEM水平分辨率（R）与地面垂直曲率（V）的函数：RMS Et=(0.0063V 0.0066)R-0.022V 0.2415。该结果可用以估算估算所建立的DEM的地形描述精度，也为确定适宜的DEM分辨率提供了理论依据。     

数字高程模型DEM精度研究

用不同地貌类型地区的实验数据对数字高程模型(规则格网DEM)的格网间距与中误差(RMSE)、平均高程、剖面曲率的关系进行研究,采用比较分析的方法,得到格网间距与中误差的数学模型,可以用通式:Y=A BX CX2表示,并且把地形因子(平均高程、剖面曲率)作为自变量,进一步分析通式中3个系数与地形因子的关系,发现两个地形因子与系数函数关系比较相似,并得到Y=A BX CX2 DX3的数学模型。由验证结果表明,所得模型效果良好。     

第八讲 相关平差(续完)

（三）精度评定单位权中误差的无偏估值公式是μ~2=V~TP_(LL)V/(n-t) （8-42）     

北斗系统差分码偏差解算中一种新的定权方法

差分码偏差(DCB)参数是影响用户定位、导航、授时和电离层求解的重要误差源之一。分析了北斗卫星导航系统不同轨道卫星高度角与不同频点信噪比(SNR)差值间的关系。实验分析表明:不同轨道卫星间信噪比差值具有较大差距,IGSO卫星信噪比差值(DSNR)较小且较为稳定,明显优于其他卫星;GEO卫星信噪比差值变化较小但绝对值较大;MEO卫星变化频繁且幅度较大。针对北斗系统具有多种轨道卫星的特点,结合卫地距与不同频点信噪比差值,提出了一种新的定权公式,并系统分析了不同定权方式下卫星DCB解算结果。实测数据分析表明:新的定权公式可以提高DCB解算精度,增强解算结果的稳定性。其中对于B1,B2和B1与B3差分码偏差,GEO卫星分别提高1%~15%和9%~16%;IGSO卫星提高4.5%~16%和8%~9%;MEO卫星提高20%~22%和27%~28%。     

重力网的分段线性动态平差

为研究重力场的时变特性,考虑到我国全国重力网布设和观测的现状,引入一种分段线性动态平差模型,用于流动重力网的平差处理。与传统静态平差模型相比,该模型可以得到更可靠的重力场变化特征。为验证模型的有效性,对我国全国重力网数据和模拟数据分别进行了动态平差和静态平差处理。结果显示,对于全国重力网数据,两种平差方法得到的重力变化率的平均差值为13.4×10~(-8)m·s~(-2)/a,最大差值达50×10~(-8) m·s~(-2)/a,且动态平差精度明显优于传统静态平差。对于模拟数据,动态平差结果中80%以上的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,只有两个差值超过2×10~(-8)m·s~(-2)/a,而静态平差结果中只有44.4%的平差值与理论值差值在1×10~(-8) m·s~(-2)/a以内,差值超过2×10~(-8) m·s~(-2)/a的占21%。因此,本文提出的分段线性动态平差模型与传统静态平差模型相比能更有效地反映真实重力场的变化信息。     

利用散点图矩阵与回归分析建立地形描述精度模型

提出了一种基于散点图矩阵建立多元回归模型的方法,并依此构建了DEM地形描述误差与分辨率、相对高差、凹凸系数的关系公式。实验结果表明,所得公式具有较好的效果。     

基于DEM的流域地形因子提取与量化关系研究——以陕北黄土高原的实验为例

地貌的形成是一个漫长的系统过程,其形态可以看成是表征其特征的各种地形信息因子复合在一起的复杂函数。以黄土高原地区的6个典型地貌区作为试验区,基于1∶10000比例尺5m分辨率的高精度DEM数据,在实现自然地理单元———小流域自动分割的基础上,随机选取44个完整小流域,完成了区域内沟壑密度、平均坡度、平均坡长和地形起伏度等基本地形信息因子的自动提取;同时,采用比较分析和数理统计的方法,证明沟壑密度与平均坡度、平均坡长和地形起伏度之间存在着很强的线性相关关系,量化模拟结果显示,沟壑密度(Y)可以表示为平均坡度(X1)、平均坡长(X2)和相对高差值(X3)的函数:Y=2.95228+0.127906X1-0.014X2-0.00273X3,模拟精度为94.5%。该方法对于整体研究黄土高原及其他地貌的形态特征和成因机理,具有重要的理论和实践意义。     

空中重力异常代表误差在空域和频域的比较分析

在空域,利用严密的向上延拓公式将地面重力数据上延至空中不同高度,而后与相应的地面重力数据比较从而得到不同高度的代表误差.在频域,构建了新的代表误差模型,计算了不同高度、不同分辨率下的代表误差.实际算例表明,在空域,对于地形平坦区域,在1 km高度以下,5'空中重力数据直接代表地面重力数据的误差小于1×10-5 m/s2...     

基于二元样条函数的DEM传递误差模型

根据两点数值微分公式建立了基于二元样条函数的规则格网数字高程模型(DEM)的表面表达模型,得出了基于二元样条函数的传递误差公式.公式表明,二元样条函数的DEM传递误差与双线性多项式的传递误差相同.但由于样条函数的DEM表面建模误差低于线性多项式的DEM表面建模误差,因此,基于样条函数的DEM表面模型具有更高的精度.     

谈谈测角中误差的估算公式和观测值经过平差能否提高精度的问题

在三角测量中,一般都采用菲列罗公式来检查测角的质量。从实践证明,根据菲列罗公式估计的观测质量有相当的准确性。为了便于讨论问题,我们把公式的推导在这里重复一下,按误差的性质,三角形闭合差可以认为是真误差,因此三角形闭合差的中误差可以写成下式：m_Δ=(〔ΔΔ〕/n)~(1/2)     

最佳DEM分辨率的确定及其验证分析

在玛尔挡地区格网DEM的数据上选择实验样区,以不同分辨率情况下DEM数据对地表模拟表达的逼近程度为研究对象,最优逼近时的栅格单元大小的临界值就是所求的最佳分辨率。在分析坡度中误差法和公式法等常见方法的基础上,借鉴坡度中误差的思想,选取区域地形粗糙度K、剖面线长度SL两个定量指标来综合分析确定该地区格网DEM的最佳分辨率。在ArcGIS平台上对方法进行了实验验证,得出分别以2m和8m作为玛尔挡地区1∶10 000和1∶50 000 DEM生产时是最佳分辨率的结论。研究表明这种解决办法不仅可以克服GIS空间分析中DEM分辨率确定的盲目性和随意性,而且能确保基于DEM的各种空间分析的精度,为相关研究提供重要的参考价值。     

嫦娥一号激光高度计数据交叉点分析与平差处理

本文对嫦娥一号激光高度计进行了轨道交叉点分析和平差方法研究。根据获取的912万个激光高度测量点进行交叉点计算,产生了整个月球表面140多万个轨道交叉点,对交叉点的位置分布特点与交叉点不符值的时间分布特性进行了系统分析,并运用4种基于时间的函数模型对交叉点不符值进行平差处理和对比分析。在试验区(0°N~60°N, 50°W~0°W)内,4种交叉点平差模型均能使交叉点高程不符值中误差从平差前的62.1m降至37m以内,在此基础上产生的DEM条带现象消失或减弱,表明交叉点平差能明显改进DEM的质量。     

Orthorectification of IKONOS and impact of different resolution DEM

IKONOS image has been wildly used in city planning, precision agriculture and emergence response. However, the accuracy of IKONOS Geo product is limited due to distortion caused by terrain relief. Orthorectification was performed to remove the distortion and the impact of different DEM on orthorectification were evaluated. 38 ground control points （GCPs） and 25 independent check points （ICPs） were collected. DEMs were generated from 1 ： 10 000 and 1 ： 50 000 topographic maps. Results show that RMS error at the check points is 1. 554 0 m using DEM generated from 1 ： 10 000 topographic map, which can meet the accuracy requirement of IKONOS Precision product （1.9 m RMSE）. While RMS error is 2. 572 4 m using DEM generated from 1 ： 50 000 topographic map.     

Assessment of freely available CartoDEM V1 and V1.1R1 with respect to high resolution aerial photogrammetric DEM in high mountains

The accuracy of DEMs shows wide variations from one terrain to another and it needs to be determined. This study evaluates NRSC (National Remote Sensing Centre, Hyderabad, India) CartoDEM V1 and V1.1R1 with respect to resampled ADS80 DEM for parts of the Himalayas. Both the test DEMs were properly registered with reference to resampled ADS80 DEM and then individually subtracted to get the difference DEMs. Visual and statistical analyses were performed to assess the quality of the tested DEMs in terms of visible terrain and vertical accuracy. For calculating the accuracies in different terrain classes, slope and aspect maps were generated from the ADS80 DEM. Properly registered Landsat5 TM data were used for the development of the land cover map with four classes. The overall vertical accuracy measured for CartoDEM V1 was 269.9 m (LE90), while CartoDEM V1.1R1 showed huge improvement in the accuracy with 68.5 m (LE90).     

Curvature correction in electronic distance measurement

The usual methods for curvature correction, which consist of a geometric and a velocity component, are based on standard atmospheric conditions and thus take no account of variable refraction. A formula has been developed expressing the correction as a function of atmospheric refraction: K=(1-k_² S²/(24 R²) whereS is the measured distance, R is the radius of the earth, and k is the coefficient of refraction. This formula leads to a practical procedure employing trigonometric levelling in the determination of curvature correction for long-range geodimeter measurements.     

Evaluation of vertical accuracy of open source Digital Elevation Model (DEM)

Digital Elevation Model (DEM) is a quantitative representation of terrain and is important for Earth science and hydrological applications. DEM can be generated using photogrammetry, interferometry, ground and laser surveying and other techniques. Some of the DEMs such as ASTER, SRTM, and GTOPO 30 are freely available open source products. Each DEM contains intrinsic errors due to primary data acquisition technology and processing methodology in relation with a particular terrain and land cover type. The accuracy of these datasets is often unknown and is non-uniform within each dataset. In this study we evaluate open source DEMs (ASTER and SRTM) and their derived attributes using high postings Cartosat DEM and Survey of India (SOI) height information. It was found that representation of terrain characteristics is affected in the coarse postings DEM. The overall vertical accuracy shows RMS error of 12.62 m and 17.76 m for ASTER and SRTM DEM respectively, when compared with Cartosat DEM. The slope and drainage network delineation are also violated. The terrain morphology strongly influences the DEM accuracy. These results can be highly useful for researchers using such products in various modeling exercises.     

联合多代测高数据建立中国海域重力异常模型

本文联合T/P数据、T/P新轨道数据、ERS数据、GFO数据、GeosatGM数据和ERS-1/168数据,用测高卫星记录点的位置信息直接计算沿轨大地水准面的方向导数,结合测线轨迹方向的方位角在交叉点处推求垂线偏差,然后利用逆Vening-Meinesz公式计算了中国近海(0o～41oN,105o～132oN)2′×2′格网分辨率的海域重力异常模型。将其与CLS_SHOW99重力异常模型比较,统计结果表示与该模型差异的RMS为8.15mgal,在剔除差值大于20mgal的点(剔除3.3%)以后,RMS为4.72mgal;与某海区船测重力异常比较的RMS为8.91mgal。     

Study of dems derived from ERS-1/2 SAR and SRTM data

The DEM of the Bhuj earthquake affected area of 50 x 50 km was generated using the ERS-1/2 SAR tandem data (May 15—16,1996). Region growing algorithm coupled with path following approach was used for phase unwrapping. Phase to height conversion was done using D-GPS control points. Geocoding was done using GAMMA software. A sample data of DEM of Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) of the Bhuj area is made available by DLR Germany. The intensity image, DEM and Error map are well registered. The spatial resolution of this DEM is about 25 m with height accuracy of a few meters. The DEM derived through ERS SAR data is prone to atmospheric affects as the required two images are acquired in different timings where as SRTM acquired the two images simultaneously. An RMS height error of 12.06 m is observed with reference to SRTM though some of the individual locations differ by as much as 35 m.     

InSAR用于南极测图的可行性研究

利用1996年ERS-1／2tandem方式的雷达影像数据进行了生成Grove山数字高程模型的试验研究，并与实测的DEM进行比较分析，论证了利用InSAR技术进行南极测图的可行性。试验证明，在南极研究中，InSAR是一种非常有效的手段，不仅可用于地图制图，而且在冰川动力学、冰貌环境变化等研究领域也有巨大的潜力。