摘 要

由于DEM数据质量问题一直是热点问题，尤其是在实际运用中，选择一款高精度的DEM模型是非常重要的，而SRTM DEM和ASTER GDEM是全球开放免费获取的DEM数据，因此比较SRTM DEM和ASTER GDEM两种数字高程模型的精度非常重要。所以本文以陕西省作为研究区域,选取长武县，神木市，淳化县，延川县，宜君县这些黄土沟壑地貌明显的区域对SRTM DEM和ASTER GDEM两种数字高程模型的高程精度作了分析与研究。采用可视化的方法，运用SRTM DEM和ASTER GDEM两种数字高程模型与1:50000真值数据的误差平均值以及中误差进行比较，并同时分析地形因子坡度与坡向对SRTM DEM和ASTER GDEM两种数字高程模型精度产生的影响。

实验结果表明:总体比较看来，SRTM DEM的精度要高于ASTER GDEM。并且结合坡度和坡向这两个地形因子对DEM模型产生的影响，SRTM DEM的精度还是要高于ASTER GDEM。

关键词：SRTM DEM ASTER GDEM 高程精度

A comparative study of elevation accuracy between ASTER GDEM and SRTM-1

Abstract

Because the quality of DEM data has always been a hot issue, especially in practical application, it is very significant to select a high-precision DEM model, and SRTM DEM and ASTER GDEM are freely available DEM data in the world. Therefore, it is very important to compare the degree of accuracy of SRTM DEM and ASTER GDEM digital elevation models. Therefore, taking Shaanxi Province as the research area, this paper chooses Changwu County, Shenmu City, Chunhua County, Yanchuan County and Yijun County, which have obvious loess gully landforms, to analyze and study the elevation accuracy of SRTM DEM and ASTER GDEM digital elevation models. Using visualization method, the error average and median error of SRTM DEM and ASTER GDEM digital elevation models are compared with 1:50000 true value data, and the influence of slope and aspect of terrain factors on the accuracy of SRTM DEM and ASTER GDEM digital elevation models is analyzed.

Experimental results show that the degree of accuracy of SRTM DEM is higher than that of ASTER GDEM. The accuracy of SRTM DEM is higher than that of ASTER GDEM, considering the influence of slope and aspect on DEM model.

Keywords: SRTM DEM; ASTER GDEM; Elevation accuracy

目 录

摘 要 I

目 录 I

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究进展 1

1.3 研究意义与技术路线 2

1.4 论文组织结构 3

第二章 研究区域及数据采集方法 4

2.1 研究区域 4

2.2 研究数据采集 5

2.2.1 DEM数据集 5

2.2.2 1:50000地形图数据 6

2.3 数据预处理 6

2.4 数据可视化 7

第三章 DEM误差对比分析 8

3.1 DEM误差相关理论 8

3.1.1 DEM主要误差来源 8

3.1.2 地形因子 9

3.2 DEM精度评价方法 10

3.3 计算公式 11

第四章 对比分析与讨论 12

4.1 与1:50000数据进行比较 12

4.2 坡向对DEM的影响 13

4.3 坡度对DEM的影响 15

第五章 结论与展望 16

5.1 研究结论 16

5.2 展望 16

参考文献 17

致 谢 18

第一章 绪论

1.1 引言

随着社会经济的发展，全社会对重要地理信息数据的需求不断增长^[1]。地形因素是影响环境变化,水文过程,生物分布,地形特征等的重要因素,地形属性的空间分布特征则一直是人们用来描述这些空间转变进程的重要指标之一.DEM作为数字化的地形图，蕴含着大量的各种各样的地形结构和特征信息，是定量描述地貌结构，水文过程，生物分布等空间变化的基础数据^[2]。

现在网上的多种全球高程数据，国外的全球高程数据很多，但国内也不少，就比如说资源三号卫星，其目前已放出来的卫片，高程数非常值得期待。前两年全球高程数据发展相当迅速，许多国家放出了相当高精度的数据，例如DLR，还有ASTER GDEM，在经过不断地发布修正之后，已经到了高精度的第四版，其数据质量很大。作为全球尺度的基础地形数据, SRTM DEM和ASTER GDEM 数据自公开以来, 在全球变化与制图、地质灾害、环境保护、水利交通、军事等科学和工程领域发挥了重要作用, 同时也是全球和区域尺度上地学分析、时空过程模拟的基础数据，正因为DEM数据的基础性, 其质量问题一直是相关领域研究的热点^[3]。

1.2 国内外研究进展

最近几年，国内学者对于SRTM DEM和ASTER GDEM的精度研究非常多。张涛利用NASA发布的ASTER GDEM数据进行处理研究，统计验证其的精度^[4]。赵海涛等^[5]ASTER GDEM和SRTM在中国及周边区域的高程进行比较分析，结果表明这两种数据存在的系统误差，前者高程比后者平均低4.9m。崔鹏艳等^[6]利用数据拼接裁剪转换等技术，通过对山西省的ASTER GDEM和SRTM数据的坡向坡度等因子的分析得出了两者的高程精度对比。但增多青^[7]分析了岳麓山的ASTER GDEM和SRTM DEM在植被区域的高程精度误差对比情况，得出植被覆盖区域，SRTM DEM的精度比ASTER GDEM的精度高。宋海航以1：50000数据作为真值，结合ASTER GDEM作为参照数据，基于移动曲面拟合差值的方法，对SRTM DEM的精度进行了评价，得出在同等分辨率下，SRTM DEM数据更接近地表的真实形态，比ASTER GDEM精度更高一点^[8]。王欢等以淮河上游为例，把基于1:50000的ASTER GDEM和SRTM进行比较，得出ASTER GDEM和SRTM在平原，高程差距并不大，但在山区，两者高程非常大。马兰艳等^[9]利用ASTER GDEM和SRTM在辽河流域进行河网提取研究。

国外对于全球免费DEM数据的研究也更加深入，Satge等^[10]利用ICESat数据评价了SRTM3 V4和ASTER GDEM V2的精度，并结合坡度和土地覆被进行误差分析。2016年，Satge等^[11]结合SRTM1进行了绝对和相对像元高的精度的评价，提出了一种新的评价DEM相对精度的方法，使用ICESat数据研究了SRTM3、SRTM1和ASTER GDEM的绝对和相对精度，研究结果表明，SRTM1纠正一个系统误差后绝对垂直精度最好，否则绝对垂直精度低于ASTER GDEM,相对垂直精度SRTM1最好,ASTER GDEM相对垂直精度最差，水文分析中SRTM产品比GDEM V2准确^[12]。

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