典型山区SRTM3与ASTER GDEM数据精度对比分析——以青藏高原东麓深切河谷区为例

目前广泛应用的数字高程模型(DEM)包括SRTM和ASTER GDEM,但在地形影响下,两类数据的误差分布并不均匀。本文选用1:5万地形图DEM及河流要素作为参照,在青藏高原东麓山区开展实验,分别采用"河流-河谷"位置偏移量与高程中误差来评价两类数据的平面精度与垂直精度,结果表明:(1)实验区内SRTM3存在向西南方向的水平位置偏移,平均偏移量为127.8 m,ASTER GDEM则以正西方向偏移为主,平均偏移量为104.1 m,该区域ASTER GDEM的总体平面精度较好;(2)SRTM3数据样本的绝对误差分布相对集中,高程中误差为35.3 m,小于ASTER GDEM样本的高程中误差50.2 m,总体垂直精度优于ASTER GDEM;(3)在平均高程大于4500 m的高海拔区域,两类数据的中误差与高程值正相关,SRTM3中误差随高程增速较慢,垂直精度较ASTER GDEM高;(4)两组数据垂直精度对坡度有较大依赖性,中误差随坡度近似指数曲线增长,在平缓区域SRTM3中误差小于ASTER GDEM。本研究为该类数据在山区的选用及误差修正提供依据。     

应用数值积分进行重力地形改正的F_(77)程序设计

本文用数值积分法,编制了F_(77)重力地形改正程序。它能用于各种重力工作的地形改正,并能满足重力地改的精度要求,通过人机对话的形式(菜单)可自选择改正条件,方便、灵活。     

SRTM1 DEM与ASTER GDEM V2数据的对比分析

本文以山西省为实验区,基于ICESat/GLA14测高数据对SRTM1 DEM和ASTER GDEM V2数据的垂直精度进行了对比,分析了其在坡度、土地利用类型和地貌类型中的误差分布情况,并基于地形剖面方法分析了2种DEM数据在地形表达上的差异。研究结果表明：① 在垂直精度上,SRTM1 DEM数据要明显高于ASTER GDEM V2数据,其绝对误差均值分别为4.0 m和7.8 m,标准偏差分别为6.0 m和10.7 m,均方根误差分别为6.1 m和10.7 m。② 这2种DEM数据的精度受坡度影响严重,随坡度值的升高误差增大;SRTM1 DEM的绝对误差均值、标准偏差和均方根误差在水田最小,在林地最大,而ASTER GDEM V2的这3种误差在居民用地最小,在林地最大;SRTM1 DEM 和ASTER GDEM V2的绝对误差均值、标准偏差和均方根误差在平原地区最小,在大起伏山地最大。③ 在平原和台地地区,ASTER GDEM V2数据高程值有异常波动,SRTM1 DEM在起伏山地存在对山谷过高估计。总体上,SRTM1 DEM比ASTER GDEM V2对地形的表达准确,与ICESat/GLA14对地形的描述基本相一致。     

基于MATLAB语言的大比例尺重力中远区地形改正程序设计

采用地形改正方域计算方法,利用MATLAB语言编写了重力中、远区地形改正程序,该程序可用于大比例尺重力中、远区地形改正工作,使以往繁重的地形改正手工数图工作能够用计算机实现,不但减轻了中、远区地形改正工作的劳动强度,而且提高了工作效率和地形改正工作的精度。     

布格改正和地形改正的误差——关于区域重力测量中地形改正最大半径的讨论

在布格改正中,我们假定地壳为无限大水平板。事实上,地球表面是球面而不是平面。当地壳充分小类似于平面时,它不可能同时为无穷大;当地壳充分大时,它又不是一个平面。因此,布格改正势必造成相当大的误差。本文提出几种计算球壳重力的精确公式,用以减少布格改正和地形改正中的计算误差。     

一种地形改正新算法

通过对地球表面和大地水准面的物理学受力分析发现,传统计算地形改正方法存在误差。分析了其误差来源及大小,解释了该误差形成的原因,并给出了计算地形改正的新算法,新算法可有效提高计算精度。     

基于ICESat/GLAS的山东省SRTM与ASTER GDEM高程精度评价与修正

SRTM3和ASTER GDEM V2数据具有较高的空间分辨率和广泛的覆盖范围,对于地学研究具有重要意义;但在不同地形复杂度和地面覆盖物区域,两类数据的误差分布并不均匀。SRTM3和ASTER GDEM V2数据自公布以来,其精度修正一直是研究热点。然而大范围区域精度验证缺乏有效手段,传统方法可靠性差且数据获取成本较高。自ICESat-1数据公开以来,它们已成为SRTM3和ASTER GDEM V2精度评定的主要检核点。为此,本文以山东省为研究区域,借助ICESat-1评估了SRTM3和ASTER GDEM V2的高程精度,并根据插值误差曲面对两种DEM进行了修正。分析表明,原始SRTM和ASTER高程中误差分别为5.57 m和7.20 m,均高于标称精度;随着坡度的增大,高程精度呈降低的趋势。通过分析土地覆盖类型与误差分布关系表明:农田、灌丛土地类型精度较高;森林、湿地精度较低。分别采用反距离加权、普通克里金、地形转栅格和自然邻域插值方法构建误差曲面。结果表明:不同的插值方法构建的误差曲面的特征和精度也不同。其中,反距离加权修正的效果最佳,其次是地形转栅格和自然邻域,而普通克里金修正的效果最差。     

水准测量中的天文改正及精度分析

本文给出了水准测量中天文改正的计算公式,讨论了所给公式的精度,认为可满足精密水准测量的精度要求。计算所需的参数简单,便于实际作业。     

高精度重力测量的潮汐改正软件及其评估分析

基于MATLAB GUI界面,采用天顶距直接法和负荷格林函数法编写一套重力固体潮与海洋潮汐负荷改正软件GTIDE,并将其与国际现有软件进行比较。结果表明,GTIDE软件易于操作、便于维护,能有效揭示重力固体潮与海洋潮汐负荷的变化特征,适用于高精度绝对重力与相对重力测量的潮汐改正。     

实测重力异常与布格重力异常在高精度水准测量改正中的精度比较

按照一等水准测量要求在水准测点上进行重力测量。在水准测量数据处理中进行相同的水准标尺改正、正常水准面不平行改正、水准标尺尺长改正等,但在重力异常改正中采用实测重力异常和布格异常两种方法进行重力异常改正。比较两种方法对水准点高程改正的影响,并进行精度分析。     

我国重力场的精化及其派生量的精度估计

简述了局部地形改正、平均空间重力异常、高程异常、垂线偏差等重力场及其派生量的计算方法 ,并着重估计了它们的计算精度。结果表明 :我国 5′× 5′平均空间重力异常中误差小于± 5 .0× 10 - 5ms- 2 的占 4 0 .2 % ,总体精度为± 9× 10 - 5ms- 2 。 5个地区垂线偏差子午分量中误差平均值为± 1″ .2 8,卯酉分量中误差平均值为± 1″ .71。 3个地区高程异常中误差平均值为± 0 .173m。用EGM 96计算我国高程异常的中误差为± 0 .984m。     

佘山重力垂直梯度偏小的原因及其对大地测量的影响

根据推导的公式计算了由山体质量引起的梯度效应,结果与实测值甚为接近。分析了佘山重力垂直梯度偏小的原因,认为这是由于山体质量分布引起的。最后讨论了垂直梯度偏小对重力值的高度归算和大地水准面的影响。     

高精度绝对重力测量在地壳垂直运动研究中的作用和应用前景

对现代高精度绝对重力仪器的发展作了回顾，着重就高精度绝对重力测量在地壳垂直运动监测及其力学机制研究中的能力和作用等进行了分析，总结了我国目前绝对重力测量研究现状，并讨论了高精度绝对重力测量在我国地壳运动监测和研究中的应用前景。     

考虑地球曲率影响的重力中间层校正计算及其精度分析

介绍一种考虑地球曲率影响的“球冠模型” 重力中间层校正算法,并通过不同算例对比该算法与以往“圆柱体模型”算法之间的差值。结果表明,其差值的数量级最大可达0.4 mGal。     

华北地区重力和地形及其对克拉通破坏深部过程的约束

以重力和地形数据研究现今华北克拉通区域岩石圈热化学结构,探讨华北克拉通破坏过程。首先计算自由空气重力异常、布格重力异常、Airy均衡重力异常;再利用地震学莫霍面观测从地形和布格异常中扣除对应部分,计算残余重力异常及残余地形;最后对残余重力异常进行剩余密度反演。结果表明：1）华北克拉通中、东部存在浮力;2）克拉通东部由温度效应引起的密度负扰动效应略强于化学组分差异引起的密度正扰动;3）现今华北克拉通东部是古老克拉通型地幔和新生正常地幔的混合物,约保留50%~60%古老克拉通地幔成分;4）由重力和密度约束得到的混合地幔结果支持前人提出的多期幕式拆沉的华北克拉通深部破坏过程。     

SUT法偏差改正的Partial EIV模型方差分量估计及其精度评定

由于部分变量误差（partial errors-in-variables,Partial EIV）模型方差分量估计精度评定理论不完善,将SUT采样法应用于Partial EIV模型的最小范数二次无偏估计（the minimum norm quadratic unbiased estimator, MINQUE）,利用方差分量估计修正随机模型并以此作为先验信息对观测向量进行SUT法采样得到参数的加权均值和二阶精度信息。考虑到非线性模型的偏差,进行偏差改正,再通过SUT法对改正后的参数采样计算二阶精度信息。通过算例实验验证,结合SUT法和方差分量估计求解Partial EIV模型,能够有效地避免复杂的求导运算,并获得更为精确的参数估值和合理的二阶精度信息,表明偏差改正的必要性。     

测地GPS技术在重力测量工作中的应用

在山西省中部1:20万区域重力调查项目中,不同于传统物探加密控制测量方法,提出了基于2000国家大地坐标系(CGCS2000)的“国家等级GPS点+CQG2000”的作业模式.本文首先介绍了联测国家级GPS点的加密控制网的建立,以加密控制点为基站得到区域重力测点的2000国家大地坐标的三维坐标;然后利用分布在测区周围含54坐标的国家等级GPS点计算出七参数,将测点2000国家大地坐标转换成54坐标;同时用国家地理信息中心提供的的CQG2000转换工具将CGCS2000大地高转换得到85高程.采用这种方案,避免了一些传统方法的不足,对区域重力坐标点的测定有一定的价值.     

地壳形变与地震预测研究中的测量精度

对地壳形变与地震预测研究中普遍存在对测量成果精度要求过于苛刻的问题进行了分析,结果认为这可能导致以前很多有价值的信息未能得到充分的利用。追求高质量的观测数据是对的,但针对实际问题的性质和需求,首先应强调如何充分发挥历史资料的作用,因为历史资料可能精度不高,但更可能是无法取代的。因此要最大限度地挖掘原有数据中的有用信息,切不可因误差较大而放弃可能获取有用信息的机会。并以中国大陆1999—2009两期GPS垂直形变速率场及其分析和应用为例,用实例进一步阐释这一观点。