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。     

顾及林区植被穿透率的多源DEM数据精度评价

随着现代遥感观测技术的不断发展,目前已经有多个版本的公开高程数据集。然而,在林区,由于植被对电磁波的遮挡或吸收作用,遥感手段探测得到的高程不能反映真实的地表信息,存在系统偏差的影响。为了分析多源DEM产品在林区高程偏差的特性,本文选取了美国马里兰州和索诺马县为研究区域,对比不同地形、不同林区类型条件下雷达DEM产品SRTM1、TanDEM-X 90和光学DEM产品AW3D 30与裸地参考高程3DEP的差值,得到3类高程产品的林区穿透率,并结合林区类型、植被冠层高度、冠层覆盖度和坡度等辅助数据进行差异分析。结果表明,SRTM1、TanDEM-X 90和AW3D 30中,C波段雷达探测数据SRTM1的整体林区穿透率最大,尤其是在马里兰州常绿针叶林,其整体穿透率可达0.771;而基于X波段雷达观测的TanDEM-X 90和光学数据AW3D 30的林区穿透率相当。3类高程产品在针叶林中的林区穿透率大于在阔叶林中的林区穿透率,且林区穿透率均随着冠层覆盖度的增加而减弱,其中TanDEM-X 90和AW3D 30的林区穿透率减弱幅度较大。除探测波长影响外,主要原因是TanDEM-X 90和AW3D ...     

AW3D 30 m DSM数据质量分析及部分典型区域精度验证

对AW3D30的绝对高程精度,特别是在我国典型区域的绝对高程进行验证分析,对于后续该数据集的应用具有参考价值,对于我国自主的全球高精度DSM数据生产也有一定的借鉴意义。本文选取了我国4种典型区域,以SRTM、部分高精度野外控制点以及ICESat/GLAS为辅助参考数据,对AW3D30进行了精度验证。采用地理信息系统(GIS)空间统计分析方法选取平均误差、标准差、中误差等参数指标进行精度验证,同时,分析了坡度、地表覆盖等因素对精度的影响。结果表明:AW3D30的高程精度与坡度有很明显的相关性,坡度较大地区高程精度较差,但在坡度小于5°时其高程精度可达5.0 m,在坡度小于1°时高程精度可达到3.0 m。地表覆盖类型也会对精度造成一定的影响,其中,林地影响对精度的影响最明显,而人造地表的影响最小。     

利用车载动态PPP技术检核SRTM、ASTER GDEM和AW3D模型的高程精度

SRTM、ASTER GDEM和AW3D是比较有代表性的全球数字高程模型。本文探讨了采用车载动态PPP技术对上述3类模型的区域高程精度进行检核,首先沿广州至肇庆公路进行连续数据采集,采用动态精密单点定位（PPP）技术解算动态点的WGS-84坐标;然后利用EGM2008重力场模型和仪器高获得动态点的正常高;最后采用4种不同的插值方法对SRTM、ASTER GDEM和AW3D模型进行高程检验。检核结果显示：不同的插值方法具有较好的一致性,SRTM3 V4.1、ASTER GDEM V2、AW3D30的高程标准差分别优于3.4 m、4.1 m和3.3 m,均优于其全球标称高程精度;本文检核方法快速高效,有较好的适用性。     

结合NASA DEM和AW3D30 DEM的太原市DEM数据融合

本文首先以DEM数据为例,将输入数据与参考数据配准至同一像素位置,然后分别将均方根误差和标准差作为参考指标,在不同坡度等级的区域内,通过权重系数从0至1的遍历探寻最佳加权融合系数,从而确定融合方案并进行NASA DEM与AW3D30 DEM的数据融合,最后对融合效果进行定量评价。结果表明:配准前,NASA DEM沿x、y、z方向的位移分别为-2.65、2.41、0.60m,AW3D30 DEM位移分别为1.04、7.51、-3.33m;配准后,原始数据各项误差均减小,且NASA DEM的系统误差基本消失。融合DEM相较于NASA DEM,平均误差和均方根误差分别减小了25.0%和36.8%;对于AW3D30 DEM,误差降幅分别为86.5%和13.2%。     

露天矿区多源数字高程模型数据对比分析

针对数字高程模型数据源不同会带来一定的不确定性和差异性的问题,选取德国某露天矿为实验区,以高精度DEM数据TanDEM-X为参照,对比了SRTM、AW3D30、ASTER GDEM与TanDEM-X数据的高程精度,分析了DEM数据的差异.结果表明:(1)露天矿区的开采和复垦活动明显地体现在了不同时期获取的DEM高程变化...     

DEM约束的卫星影像定位法

作为"云控制"摄影测量理论和方法的发展,研究了DEM约束的立体卫星影像区域网平差方法。与DEM仅作为高程控制信息使用,或者是通过DEM表面匹配实现绝对定向的间接定位方法不同,DEM作为平高控制信息被直接引入至基于RFM模型的卫星影像区域网平差之中。本文方法将连接点地面高程与DEM格网内插高程之差作为虚拟观测值构建约束方程,不仅利用了DEM高程信息,并且利用了其地形曲面包含的平面信息,以"云控制"方式在区域网平差过程中有效消除卫星影像RPC参数中包含的整体偏移及区域网内部的扭曲变形,实现了无地面控制点条件下卫星影像平面及高程绝对定位精度的大幅提升。使用覆盖山东全境的330景天绘一号立体卫星影像进行试验,分别以AW3D30、ASTER GDEM和SRTM GL3共3种开源DEM作为控制信息,并使用100个外业实测控制点进行精度评测。试验表明,以DEM作为控制可显著提高区域网平差的平面与高程精度,卫星影像绝对定位精度与DEM自身精度有关。当使用AW3D30作为控制时,可以取得与使用100个外业控制点平差同等精度,平面中误差为5.0 m(约1像素),高程中误差为2.9 m。试验结果证明了DEM替代外业控制点作为平差控制信息的有效性与可行性。     

利用随机森林回归算法校正ASTER GDEM高程误差

通过构建ASTER GDEM(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model)高程误差与影响因子间的关系模型,可对其高程精度进行有效校正。选取陕北黄土高原境内长武、宜君、甘泉、延川4个不同地貌类型的样区,以1∶5万DEM(digital elevation model)作为参考数据,经过数据预处理后,计算各点位高程误差值及相关地形因子和地表覆盖指数;提取一定数量的采样点和检验点,引入随机森林回归算法,建立高程误差预测模型,以对高程精度进行校正,并与多元回归模型进行比较分析。实验结果表明,ASTER GDEM的高程误差特征与地形条件有较强的相关性;随机森林回归预测模型整体上优于多元回归模型,具有较好的适用性与误差校正效果,可分别将长武、宜君、甘泉、延川的高程误差均值减小3.08 m、3.00 m、3.61 m和6.95 m。     

GLAS星载激光雷达和Landsat/ETM+数据的森林生物量估算

基于大脚印激光雷达数据和野外观测数据,该文提出一种获取脚印点内森林生物量的新思路,并结合陆地卫星数据应用于长白山地区森林地上生物量估算。首先,基于3种森林类型(针叶林、阔叶林和针阔混交林),采用多元逐步回归方法建立激光雷达波形指数与脚印点内实测平均树高的回归模型,估算全部脚印点内的平均树高;然后根据脚印点内样方的野外观测数据(平均树高和平均胸径)以及它们与样方生物量的拟合方程估算没有野外调查数据对应的脚印点的生物量;最后对3种森林类型的脚印点森林生物量在各森林覆盖度条件下进行分层分区统计得到生物量等级图。验证比较遥感估算的生物量与野外调查数据推算的生物量,总体误差在0~30(t·hm~(-2))之间,均方根误差为14.66(t·hm~(-2))。     

不同采样与插值方法的DEM质量分析

通过编程实现数字高程模型DEM数据采集的随机采样、规则采样和成层随机采样的3种算法;再对某一地区的格网大小为30 m×30 m的栅格格式的高程数据进行采样,使用克立金法(Kriging)、样条函数法(Spline)和距离倒数加权法(Inverse Distance Weighted)3种插值方法分别对采样数据进行插值;然后计算出平均高程值之差的绝对值、中误差和单点最大误差.通过分析发现,成层随机采样与距离倒数加权插值组合适合于对高程总体偏差要求较高的应用;规则采样与样条函数插值组合适合于对相对高程要求较高的应用.