基于CryoSat-2测高数据的南极局部地区DEM的建立与精度评定

南极数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础数据,在我国南极重点考察地区Dome A及中山站至Dome A考察断面,利用新一代测高卫星CryoSat-2,对常用的几种插值方法如反距离加权、克里金、径向基函数、局部多项式和最近邻点插值方法的插值精度进行交叉比较,结果显示克里金插值方法的精度最高。利用中国第21次南极科学考察队采集的GPS数据,对克里金插值方法生成的两个区域的DEM精度进行验证。结果表明,坡度较小的Dome A区域DEM精度较高,平均高差为1.248 m,标准差为0.51 m;坡度较大的中山站至Dome A断面区域DEM精度较低,平均高程差达到3.87 m,标准差为9.358 m。     

ASTER GDEM V2的南极冰川高程误差校正及精度分析

ASTER GDEM V2是研究南极冰盖表面的一种重要DEM数据源。由于南极冰雪区反射率高且缺乏地形特征,导致ASTER GDEM V2存在大量的坑、隆起等噪声,难以直接用于南极地形分析。本文以ICESat/GLAS激光点高程数据作为参考,采用修正等高线法对南极伯德（Byrd）冰川ASTER GDEM V2进行了误差校正,并将其与ICESat-1 DEM的垂直精度进行了对比分析。结果表明：ASTER GDEM V2的RMSE由校正前的26.56 m下降到校正后的18.77 m,远低于ICESat-1 DEM的RMSE（121.24 m）;校正后的ASTER GDEM V2高程精度受坡度影响较小,不存在明显的系统误差,而ICESat-1 DEM的高程精度受坡度的影响较大。本研究进一步通过地形剖面分析得到：校正前的ASTER GDEM V2噪声主要分布于高程较低、地形平坦的区域,通过修正等高线的方法可以有效去除这些噪声,去除噪声后的ASTER GDEM V2可作为研究伯德冰川理想的DEM数据源。     

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。     

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。     

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。     

2003-2018年Byrd冰川流域冰下湖活动及水文联系--多源卫星测高数据监测结果分析

南极冰盖下流动水、活跃冰下湖的活动对冰动力学、接地线稳定性和冰盖物质平衡都有重要影响。本文结合ICESat和CryoSat-2测高卫星数据集,分别运用重复轨道法和差分DEM法,对Byrd冰川流域17个活跃冰下湖进行长达16年的监测,并计算其平均高程和平均水量变化,总结活跃冰下湖的水文特征。根据水势方程获取了此区域的冰下排水路径图,结合冰下湖的位置和活动情况分析其相互间的水文联系。结果表明Byrd冰川流域多个活跃冰下湖间存在明显的水文联系:Byrd1和Byrd2冰下湖具有以2~3年为周期的储排水活动规律,并且Byrd1冰下湖主要受到上游Byrd2冰下湖活动的影响;Byrds9和Byrds14分别受到上游Byrds11和Byrds15冰下湖排水的补充,使湖水水量持续上升。     

ICESAT卫星确定南极冰盖高程模型研究

研究了星载激光测高的理论和技术,利用ICESAT测高数据确定了南极冰盖高程模型.将ICESAT测高数据与南极实测GPS数据进行比较,结果显示ICESAT数据能够很好地确定南极冰盖高程模型.     

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。     

基于DEM地形信息量的景观格局预测——以珠海市为例

针对传统景观格局分析方法的数据局限性,该文提出了一种基于数字高程模型地形信息量的景观格局预测分析方法。结合信息熵理论,利用数字高程模型计算地形信息量,研究不同分级地形信息量下景观格局特征的变化特征,以及不同景观类型在不同地形信息量等级的分布特征,对具有相似地形特征的区域建立利用地形信息量对其景观格局特征进行预测分析的方法。该文选择珠海市地形特征相似的两个区域进行了试验分析,对珠海市斗门区建立基于数字高程模型地形信息量的景观格局预测方法,预测在相似地形特征下南坪镇的景观格局特征,并以南坪镇真实的景观特征进行验证。实验结果显示,基于数字高程模型地形信息量的邻域景观预测分析方法不仅能正确预测分析不同地形信息量下的景观分析指数,同时也能正确预测不同景观类型的空间分布特征。     

利用星载InSAR技术获取DEM及误差来源分析

星载干涉合成孔径雷达(InSAR)技术是一种高效的数字高程模型(DEM)获取方法,对其展开探讨具有十分重要的意义。本文对InSAR高程测量原理进行简要概述,提出获取DEM的相关技术流程,并分析了利用星载InSAR技术获取DEM的误差来源。     

机载LiDAR点云密度与DEM产品精度关系研究

对点云密度与数字高程模型(digital elevation mo-del,DEM)产品质量之间的对应关系进行研究,以获得具有指导意义的参数.首先依据香农采样定理,对生产不同比例尺DEM产品所需要的点云密度进行理论推导和论证,然后以1:2000、1:1000、1:500比例尺DEM数据为例,用平地、丘陵、山区3种地形数...     

基于机载LiDAR的DEM数据处理及高程基准换算——以上海海岸带区域为例

以上海海岸带区域为例,介绍基于机载LiDAR采集DEM数据的基本处理流程,并重点论述将DEM数据从WGS-84大地高转换到1985国家高程基准正常高的二次曲面拟合模型的构建及精度分析。结果表明,高程基准转换模型的转换中误差为0.05 m,经模型转换后的DEM数据的高程中误差为0.33 m,能够满足海岛海岸带调查1∶10 000比例尺的数据精度要求。     

1∶10000及1∶50000比例尺DEM信息容量的比较——以陕北韭园沟流域为例

运用比较分析与数理统计的方法,以1:10000DEM为基准,探讨在黄土丘陵沟壑区1:50000地形图所建立的数字高程模型描述地表形态的精度特征。样区为陕北绥德县韭园沟流域,基本技术平台为ARC/VIEW地理信息系统软件,研究结果表明,在该地区内,利用1:50000DEM所提取的降水累积量、地面坡度、地面坡向3种地形因子都不同程度地存在着误差。该研究成果对于DEM应用精度的估算与误差的纠正,都有一定的指导意义。     

一种DOM和DEM融合技术的山脉水系地图编制研究——以《滇池流域入湖河道分布全图》编制为例

传统的卫星影像地图的编制大多采用影像加文字的方法,因而图面繁杂且识图困难.本文利用滇池治理工程对入滇河道的普查探测数据及滇池流域的基础测绘数据,结合先进的正射影像处理技术和DEM数据晕渲分层设色技巧,特别给出一种使用地貌晕渲和卫星影像数据融合来表示山脉地形方法,编制出视觉上更具美感及视觉冲击力的三维专题影象地图,成果为...     

基于DEM的地貌晕渲地图的研制--以"深圳市挂图"为例

介绍了"深圳市挂图"的制作流程,讨论了地表形态的表达,提出了在流程中出现的一些问题的解决方案.     

InSAR DEM精度与地形特征的关系分析

为研究InSARDEM与地形特征的关系,本文以从不同空间位置获取的两幅SAR影像作为实验数据,将InSARDEM与USGSDEM进行比较,分析了InSARDEM的精度,并研究其与坡度、坡向之间的关系。结果表明,本次实验InSARDEM与USGSDEM高程差异中误差为+19.11m,其精度与地形特征强烈相关,随着坡度的增加,InSARDEM精度降低,且前坡处高程精度高于后坡。     

基于多光谱影像和DEM的泥石流堆积扇识别研究——以白龙江流域武都段为例

选取中国泥石流多发区白龙江流域武都段作为研究区,在对该区域泥石流堆积扇的形态特征和堆积范围进行实地调绘的基础上,利用高分辨率影像(SPOT)进行目视解译,获得研究区部分泥石流堆积扇和非泥石流堆积区的分布范围,将其作为已知样本区。利用该区域多光谱遥感影像(ASTER)和数字高程模型(DEM),提取包含波段比和主分量的几十种特征指标。通过运用方差分析和聚类分析等方法对各指标进行分析计算,选取对区别泥石流堆积扇最具显著意义的指标进行输入,进而采用基于像元的分类方法识别泥石流堆积扇。得到如下结论:SPOT与ASTER融合影像的波段比、主分量指标可以有效地突出土壤岩石中的矿物成分,对泥石流堆积扇的识别具有显著意义;利用筛选出的遥感指标和地形指标作为输入,进行监督分类识别泥石流堆积扇,能够有效地将遥感指标和地形指标相结合,提取的堆积扇覆盖范围与实际情况较为接近。     

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GIS平台的地形信息提取方案设计——以榆林市绥德县为例

人们很早就开始研究地形信息提取的技术,而传统的地形分析是基于二维平面地图进行的,从基于纸质地图到基于数字地图的地形分析,是地形分析手段和功能的一次重大突破。随着科学的发展,三维虚拟现实环境中的地形分析,使分析结构以可视化的状态更准确、更立体地表现出来,这又成为GIS历史上一个质的飞跃。地形信息的提取与分析,在水文学、地貌土壤学、生态学、工程学等领域都是有广泛应用的,所以,地形因子的提取成为本课题的重要研究方向。     

6种坡度提取算法的应用范围分析——以在黄土丘陵沟壑区的研究为例

分析了不同算法所提取坡度的最大值、标准差、坡度的分级面积数据、坡度提取所耗费的机器时间,提出在黄土丘陵沟壑区选用三阶反距离平方权差分和三阶反距离权差分算法较为合理。