利用ASTER GDEM提取瓯江流域水系及精度评价

采用Arc Hydro Tools软件以及GIS空间分析功能,以浙江省瓯江流域为例,基于ASTER GDEM开展水系自动提取研究,并分河流等级、分地貌、多指标地评价水系精度,探索1∶25万水系自动更新的可行性.     

太湖地区SRTMDEM高程精度质量评价

本文根据太湖地区地形特点,选择典型试验区,并以1∶50 000DEM为假定真值,通过DEM面误差可视化分析、DEM面误差谱、面误差信息熵模型、中误差模型等方法对SRTM DEM数据高程精度质量做了分析。结果表明太湖地区SRTM DEM高程精度质量要高于1∶250 000DEM,并低于1∶100 000DEM。在分级为1m的情况下,DEM面误差图能较好地描述太湖山地地区山脊线、山谷线的走势。     

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。     

中国地区SRTM3 DEM高程精度质量评价

为揭示我国SRTM3DEM数据高程精度质量,结合已开展过SRTM3DEM高程精度质量评价工作的局部地区的研究,考虑空间分布情况,选取新疆、辽宁、山东、浙江、海南5个地区的平原、丘陵、盆地、山地等地形区域作为典型研究区,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、DEM面误差信息熵模型、中误差模型等方法对SRTM3DEM数据高程精度质量做了分析。计算结果表明我国SRTM3DEM数据高程精度质量受地形影响并存在一定的空间差异性,同时我国范围内SRTM3DEM数据高程精度质量整体上要高于1∶25万DEM。     

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。     

DEM地形信息提取对比研究——以坡度为例

由于DEM数据本身多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,直接的信息提取往往很难达到预期的目的。利用DEM制作坡度图高效、省力,但其精度有很大的不确定性,同时DEM制作过程中的误差传播、转移对坡度信息的影响缺少系统的判断依据。选取位于陕北黄土高原上的两个不同地区作为实验样区,在不同DEM生产的基础上,以高精度的1∶10 000DEM为准值,通过对1∶5万和1∶1万DEM提取定量地形要素的叠合、比较与统计分析,探讨具有不同地貌类型的区域1∶5万DEM提取地形信息的精度及其统计意义上的数量百分比关系。     

基于SRTMDEM与变点分析法的云南省富宁县地貌形态研究

以位于云贵高原至广西丘陵倾斜面上的云南省富宁县为研究区,提出了适合研究区地形特点的地貌形态分类指标体系;基于 SRTM DEM 90 m 分辨率的地形数据,用均值变点分析法,确定8像元×8像元（0．5184 km2）的格网为该县地形起伏度的最佳统计单元,据此提取了该县地形起伏度（0～707 m）;最后,叠加分析了该县绝对海拔和地形起伏度数据,得到12种基本地貌形态,并得出结论：小起伏较低山、小起伏中山是该县最主要的地貌形态。     

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。     

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。     

利用升降轨道SAR数据获取DEM的试验研究

首先介绍了利用InSAR技术提取DEM的原理及方法,其次对利用ENVISAT卫星的升轨SAR数据和降轨SAR数据获取DEM,然后对其融合,并将融合前后的DEM与SRTM3 DEM进行比较,分析其精度。结果表明,与单独利用升轨SAR数据或降轨SAR数据获取的DEM相比,融合后的DEM能更好地显示地形起伏特征,高程精度得到明显提升,且羽化融合后的DEM精度最高,其与参考DEM─SRTM3 DEM高程差异标准差为±7.25,高程差异绝对值小于15 m的地区占95.48%。     

利用资源三号卫星DSM提取的山体特征线精度分析

利用资源三号卫星(ZY-3)DSM和SRTM DEM资料分别提取山体特征线,并以实测地形图为参照,从吻合度和点位精度两方面对自动提取的数据进行精度比较。结果表明,基于ZY-3DSM提取的山体特征线比SRTM DEM具有更高的一致性,且前者比后者的吻合度高约9%;就同名点位精度而言,89%的ZY-3DSM山体特征线落入2.25mm限差内,而SRTM DEM仅有7%符合测量精度规范。总体而言,与SRTM DEM相比,基于资源三号卫星ZY-3DSM提取的山体特征线栅格数更多,精度更高。     

DEM数据在黄土高原典型地貌区的误差分布

针对SRTM3DEM数据的误差研究在黄土高原比较薄弱的问题,该文采用基于1:5 000地形图生成精确DEM数据的方法,对最新版的SRTM3DEM V4数据在黄土高原典型地貌区的误差分布进行了研究;并对研究区内典型黄土地貌类型(黄土塬、黄土梁和黄土峁)的误差分布进行了分析,从而获取SRTM3DEM V4数据在黄土高原地区的误差分布规律。研究结果表明:SRTM3DEM V4数据误差较大,且与坡度分布密切相关;黄土塬与黄土梁的误差相似,它们均与黄土峁有明显差异。研究结果对基于SRTM DEM数据的数字地形分析与相关地学研究具有一定意义。     

自1:10000比例尺DEM提取地形起伏度--以陕北黄土高原的实验为例

地形的起伏是反映地形起伏的宏观地形因子,是比较适合区域水土流失评价的地形指标,在区域性研究中,利用DEM数据提取地形起伏度能够快速、直观的反映地形的起伏特征。1∶10000比例尺DEM具有越来越广泛、重要的应用,系统探讨基于其提取地形起伏度的方法具有重要的理论和实践意义。本研究以陕北黄土高原不同地貌区的DEM数据为实验数据,依据地貌发育的基本理论,GIS的窗口递增分析方法结合自然地理单元———小流域划分方法,通过对比分析,确定不同地貌区的地形起伏度。通过对实验结果的对比分析证明,该方法是一种比较通用、有效的方法。     

基于ICESat-2 ATLAS数据的DEM高程精度评价

为探究ASTER GDEMV3、SRTM1 DEM和AW3D30 DEM 3种开源DEM数据的高程精度,本文以高精度ICESat-2 ATLAS测高数据为参考数据,利用GIS统计分析、误差相关分析及数理统计对DEM的高程精度进行对比评价。结果表明：①AW3D30的质量最稳定;SRTM1 DEM在平原精度最高;在高原山地精度由高到低依次为AW3D30 DEM、ASTER GDEMV3、SRTM1 DEM。②DEM数据高程精度受地表覆盖影响较大,且与地形因素密切相关,在相同地表覆盖的两个研究区中DEM数据高程精度表现情况不一致,SRTM在平原地表覆盖下精度表现最好,平均误差为3.15 m,AW3D30 DEM在山地地表覆盖下精度表现最好,平均误差为7.61 m。③坡度对DEM数据的高程精度影响较大,在两个研究区3种DEM数据的高程误差均随坡度的增加而增加;坡向对DEM数据的高程精度影响较小,未发现明显的规律。     

SRTM DEM频率域误差特性分析

为利用多源DEM开发出质量更高的DEM,有必要研究数据源的误差特性,本文提出了利用傅里叶变换的多源DEM融合评价数据源的频率误差特性方法。以某实验样区为实验对象,取相同位置的航天飞机雷达地形测绘任务数字高程模型数据(SRTM DEM)与1∶50 000地面高程库数据,并以控制点数据作为参考数据,通过重采样、数据配准、系统误差消除等步骤形成融合数据源,利用傅里叶变换作低通与高通滤波融合,选择不同的截止频率得出不同的融合效果,从而判断SRTM DEM的频率误差特性。实验结果表明SRTM在采用低频信息时,融合效果优于采用高频信息,SRTM的误差更多的表现在高频特性上。     

不同DEM数据源的艾比湖流域仿真水系对比

针对干旱半干旱地区内陆河流域在仿真水系模拟方面研究较少和数据适用性的问题,该文提出利用SRTM3-DEM和ASTER-GDEM两种数据源对艾比湖流域进行仿真水系模拟和精度对比的研究。采用ArcGIS Hydrology模型分别对两种DEM进行水系模拟,通过多次设置参数和阈值,实现了不同水平分辨率和不同阈值河网水系的对比分析;然后利用Google Map河流数据和实测水系数据进行精度验证,同时采用"套河差"算法研究水系的差异。结果表明:SRTM3-DEM模拟的河网水系与实际水系更接近,吻合精度较高;DEM的坡度和水平分辨率对模拟水系的影响不大,但DEM的垂直精度对模拟水系的吻合精度起控制作用。本研究为艾比湖流域在水文方面的研究提供了一定的参照和依据。     

利用DEM提取山顶点精度研究

山顶点是重要的地形特征点之一,针对现有的基于DEM的山顶点提取算法存在的缺陷,本文首先依据山顶点的地表形态特征,建立了基于最大起伏度阈值的山顶点提取模型;然后,以黄土丘陵1∶5万不同格网属性DEM为基础,分析了DEM格网属性对山顶点提取精度的影响特征;最后,基于1∶100万DEM提取了中国内陆山顶点数量及分布情况。研究结果表明:1基于最大起伏度阈值的山顶点提取模型提取的山顶点符合实际地形意义,具有很好的应用价值。2对于已知综合尺度的地形,存在最佳DEM格网分辨率阈值,当实际DEM格网分辨率不低于该阈值时,提取的山顶点具有很好精度,否则提取的山顶点数量及空间位置均存在不确定性偏差;3在我国的1∶100万DEM中,中国内陆满足海拔高度500 m以上、相对起伏大于200m的山顶点共有40 038个。     

基于均值变点法提取地形起伏度的影响因素分析——以黄河流域(山西段)为例

地形起伏度因子在宏观尺度生态评估中具有重要作用。均值变点法是确定地形起伏度最佳分析窗口的常用方法,但其影响因素尚缺乏研究。本文以黄河流域(山西段)为例,基于DEM数据和均值变点法提取了研究区地形起伏度,并探讨了分析窗口样本数量、DEM分辨率和地貌类型3种因素的影响。结果表明：(1)分析窗口样本数量对最佳分析窗口取值有明显影响。随着样本数量的增加,变点所在的最佳分析窗口面积也不断增加。(2)DEM分辨率对最佳分析窗口取值有一定影响。分析窗口面积取值范围一致时,基于30 m ASTER GDEM计算得到的最佳分析窗口面积小于基于90 m SRTM DEM的最佳分析窗口面积。(3)地貌类型对最佳分析窗口取值的影响不大。当分析窗口样本数量一致时,不同地貌类型区及整个研究区最佳分析窗口相同或接近。总体而言,分析窗口样本数量是最关键的影响因素。     

基于多源DEM的广西宁明县河网提取

以3种不同数据源和不同分辨率的DEM数据为基础,着重研究了不同数据源和分辨率对四级水系流域(县级区域)的河网提取的影响。实验表明,对四级水系及其支流的提取并不是分辨率越高越好。从提取的精度角度看,采用航空摄影测量方法得到的DEM的实验结果较为详细。而从分辨率来说,12.5 m分辨率的DEM最好。     

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。