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数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础,由于现场实测数据的稀缺,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、海冰监测的测高卫星,本文利用2012-12-2015-01两个完整周期的CryoSat-2测高数据建立一个新的南极冰盖DEM.坡度是影响卫星测高精度的重要因素之一,利用改进的重定位方法对CryoSat-2数据进行坡度改正.插值方法是影响DEM精度的重要因素,通过对几种常用插值方法的比较,最后选用克里金插值方法对测高数据进行插值,建立了1km分辨率的南极DEM.在88°S以南的CryoSat-2数据空白区,利用南极数字数据库(ADD)的等高线数据对DEM进行填补,建立了全南极冰盖DEM.利用ICESat卫星测高数据、IceBridge航空测高数据以及GPS地面实测数据对新建立的CryoSat-2 DEM进行精度验证,并与Bamber 1 km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及JLB97 DEM等四种国际上常用的南极DEM进行比较.结果表明:新建立的CryoSat-2 DEM的整体精度约为0.730±8.398 m;在冰弯顶部区域,DEM精度优于1 m;在冰架上,DEM精度约为4 m;在内陆冰盖大部分地区,DEM精度优于10 m;在地形复杂的山区和沿海边缘地区,DEM误差超过150 m. 相似文献
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Lambert冰川-Amery冰架系统是南极冰盖最大的冰流系统之一,对南极冰盖物质平衡研究有着重要的作用.数字高程模型(DEM)是进行南极冰盖研究的基础.本文基于CryoSat-2 L1b波形数据,研究建立了Lambert冰川流域高分辨率DEM.测高卫星返回波形在冰盖区域存在变形,需进行波形重跟踪处理.利用交叉点分析方法对重心偏移法(OCOG)、阈值法和β参数法等常用的波形重跟踪方法对不同类型的CryoSat-2波形的适用性进行了研究.最后,利用克里金插值方法建立了500 m分辨率的Lambert冰川流域DEM——LAS DEM (Lambert Glacier-Amery Ice Shelf system DEM).利用ICESat卫星测高数据和GPS地面实测数据对LAS DEM进行精度验证,并与另外两种基于CryoSat-2数据的南极DEM进行了对比.结果表明:LAS DEM的整体精度约为0.295±2.7 m,优于另外两种CryoSat-2 DEM;在冰盖内陆地区,LAS DEM的高程误差在2 m之内;在Amery冰架上,LAS DEM的精度优于1 m. 相似文献
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南极冰盖冰雪质量变化反映了全球气候变化,并且直接影响着全球海平面变化.ICESat测高卫星的主要任务之一就是要确定南北两极冰盖的质量变化情况并评估其对全球海平面变化的影响.本文利用2003年10月至2008年12月的ICESat测高数据,针对南极DEM分辨率有限的特殊性,通过求解坡度改正值,解决重复轨道地面脚点不重合的问题,计算了南极大陆(86°S以北区域,后文所述南极冰盖均不包括86°S以南区域)在这5年里的冰雪质量变化情况,得到东南极冰盖的质量变化为-18±20Gt/a,西南极-26±6Gt/a,南极冰盖的冰雪质量变化为-44±21Gt/a,对全球海平面上升的影响约为0.12mm·a~(-1).解算结果表明,南极冰盖质量亏损主要集中在西南极阿蒙森海岸附近冰川以及东南极波因塞特角区域. 相似文献
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汶川地震后,震中地区地表形态遭到很大破坏.在该地区开展科学研究急需高精度数字高程模型支持,重建震区数字高程模型十分必要.本文以高精度重建该地区数字高程模型为目标,综合ALOS PRISM获取的三轨立体像对、ALOS PALSAR雷达影像和欧空局发布的汶川地震ENVISAT雷达影像等资料,采用光学遥感立体测图技术、InSAR技术,并融合已有全球数字高程模型,研究建立覆盖此地区15m分辨率的数字高程模型.在利用中国地壳运动监测网络和陆态网络工程项目实测的GPS数据进行高程精度分析后表明:ALOS PRISM DEM精度优于10 m(95％置信度);ALOS PALSAR DEM精度优于10 m(95％置信度),而ENVSAT ASAR DEM在平原、丘陵地区精度优于20 m(95％置信度).研究证明:ALOS PRISM能进行高精度的地形测量,ALOS PALSAR在山区仍可获得高精度数字高程模型,ENVISAT ASAR在平原地区的精度较高.因此融合光学、雷达遥感技术完全满足获取高精度、高分辨率震区数字高程模型的需要,这为在困难地区建立高精度数字高程模型提供了一个很好的途径. 相似文献
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基于星载激光雷达GLAS和光学MODIS数据中国森林冠层高度制图 总被引：2，自引：0，他引：2
星载GLAS波形数据精确记录了光斑内所有探测目标的垂直结构信息,在森林结构参数反演方面具有极大的应用潜力,但GLAS激光脚印是不连续分布的离散点且密度较低（中国地区平均约为0.14 point／km^2）,因此仅利用GLAS数据不能获得高精度的连续植被高度分布。已有研究表明,相对其他光学数据及反演参数,MODIS BRDF参数最能反映植被结构信息。本文利用同时期（2008年2月）的GLAS与MODIS数据,首先采用小波分析方法提取GLAS数据的波形特征参数,通过ASTER GDEM数据计算地形指数,并辅以植被分类数据分三种森林类型分别建立基于波形特征参数和地形指数的树高估算模型;然后,通过神经网络训练建立基于GLAS树高和最佳MODIS BRDF波段组合的树高反演模型,并应用该模型得到中国森林植被平均高度的连续分布图;最后,利用野外实测树高和机载激光雷达数据提取树高分别对反演结果进行验证,结果表明该模型反演精度较高。 相似文献
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以双星系统(TerraSAR-X/TanDEM-X)下的bistatic数据模式为例研究了差分干涉获取高精度DEM产品的融合算法和技术流程.针对不同观测几何条件下(升降轨,不同入射角)观测数据的畸变和缺失,提出一种迭代的顾及垂直基线、阴影和叠影的数据融合新方法重建高分辨率高精度的数字高程模型,并对TanDEM-X融合的DEM在不同地物属性特征下(山区及高楼林立的城区)的精度进行定量分析.本文采用了两对覆盖珠海、澳门区域的升降轨TerraSAR-X/TanDEM-X干涉对进行融合处理,并通过收集的高精度Lidar数据进行精度比较分析.此外,本文还定量分析了TanDEM-X的DEM对常规DInSAR技术的改进,并与SRTM、ASTER的结果进行对比.结果表明:提出的升降轨融合方法较单一轨道平台能够较好地改正或减弱由于几何畸变引起的高程信息缺失或错误,通过与Lidar数据的对比发现TanDEM-X的融合DEM在山区的精度较高,其残差的标准差为3.5 m,较单一轨道(升、降轨)分别降低8%和22%,能够通过迭代的方法获取高分辨率(可达2~5m)、高精度的地形信息;而针对城区密集建筑物的复杂地形来说,融合的DEM的精度稍低,残差的标准差为11.8m,但较单一轨道(升、降轨)来说有较大改进,其残差标准差分别降低了28%和22%;而在分布较为稀疏的居民区,融合的DEM能够较Lidar数据获取更好的建筑物高度及外形信息,此时的残差标准差可达5m.同时,TanDEM-X的融合DEM作为外部DEM能够较SRTM和ASTER来说更好地去除地形信息,尤其在山区及高程建筑密集分布的城区,从而利于后续的相位解缠和形变信息的精确获取和解译,为更高精度的时序InSAR形变监测提供有利条件. 相似文献
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数字高程模型是重要的地理空间数据,可以提供丰富的地形信息.为了获得时效性好、分辨率高的数字高程模型,本文以南京市为实验区域,利用德国宇航局TerraSAR-X卫星同一轨道上的两幅StripMap模式SAR影像对,主从影像时间间隔只有66天,空间分辨率为3 m.采用InSAR技术,通过迭代的方法来提高获取DEM的分辨率,并结合JAXA/EORC提供的AW3D30数字表面模型与迭代后的DEM进行融合来解决阴影等问题,最终获取了南京地区的高精度数字高程模型.将实验结果分别与90 m分辨率的SRTM、30 m分辨率的ASTER GDEM、30 m分辨率的AW3D30进行相互对比分析.结果表明,相比三种常用的DEM而言,本文获取的DEM能够更精确的获取地面的细节信息,特别是对于分布稀疏的大型单体建筑物,能够很好的恢复其三维信息,但是对于建筑物分布较为密集的区域,由于传感器视线受阻,不能观测建筑物的全貌,阴影分布较多,导致此类区域的DEM结果不理想,还需进一步深入研究,提高精度及可靠性. 相似文献
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《地震地质》2016,(4)
随着获取高分辨率数字地形数据技术的成熟化,越来越多地被应用到地球科学研究中。一种低成本且操作简单的获取高分辨率地形数据的新技术——SfM(Structure from Motion)的出现,将使得活动构造研究中高分辨率数据的使用更加广泛。文中首先介绍了SfM技术的工作原理和操作流程,选取祁连山北缘洪水坝河东岸进行数据采集,生成DEM数据的点云平均密度为220.667点/m~2,像素分辨率达6.73cm,覆盖面积达0.286km~2。其次,详细对比了SfM数据与差分GPS数据之间的精度。结果表明,SfM数据经过高程误差垂向校正和倾斜校正以后,与DGPS数据之间的高程差值基本上集中在约20cm左右,倾斜校正将高程差降低了约50%。90%置信区间内2种数据之间的高程差为10~15cm,局部误差在30cm左右,但所占比例不足10%,若采用更加精确的校正方法,可能误差还会更低。基于SfM数据提取的断层陡坎高度沿断裂走向分布显示,洪水坝河东岸最新一次构造活动垂直位移量在1m左右。因此,具有较高垂直精度的SfM数据,在植被稀少地区能够替代DGPS进行高精度地形测量。2种数据之间仍然存在的高程误差可能与生成DEM的方式以及SfM数据精度有关,SfM数据精度还受控于地面控制点数量、相机分辨率、照片密度、拍摄高度等条件,同时也与地表形态等内在因素有关。 相似文献
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基于"嫦娥一号"激光测高数据的月球极区光照条件研究 总被引：1，自引：0，他引：1
月球极区光照模型为研究月球车着陆点选择和水冰存在的探测提供了依据.利用"嫦娥一号"探月卫星获取的激光测高数据,得到了全月面高精度的数字高程模型(DEM),特别是在月球两极地区,地形细节清晰可见,为极区光照模型的建立提供了精确的数据基础.本文通过由测高数据建立的DEM和月球轨道参数相结合,采用地形最大高度角法,对月球极区的光照条件及其应用进行了研究和分析.光照率的计算周期为19年,考虑了黄道和白道交点进动的影响(18.6年).计算结果表明:(1)未发现有持续光照区;(2)有长久阴影区存在;(3)在南极或北极的夏季,撞击坑边沿高地处可以享受到连续的光照;(4)Shackleton撞击坑可以作为月球车着陆的首选目标之一. 相似文献
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基于P5立体像对和高分辨率Google Earth影像的丽江-小金河断裂断错地貌解译 总被引：1，自引：1，他引：0
丽江-小金河断裂斜切中国西南“川滇菱块”,走向北东,为一高角度斜滑断裂.与平面遥感影像相比,通过三维影像解译断错地貌有显著的优越性.印度P5卫星数据具备真正2.5m分辨率,在制图方面,像对生成DEM以及制图精度可达1∶25000.本文依据立体像对提取DEM的原理,利用ENVI软件DEM Extraction模块提耿出了丽江-小金河断裂带P5立体像对的DEM.文中利用等高线套合分析法和剖面线法对DEM精度进行评价,结论认为,DEM精度优于1∶5万地形图等高线高程精度,而且与实时动态差分（RTK）测量结果比较一致.文章重点选取了丽江市北东方向干塘子和西南方向南溪盆地两处,将三种高程数据——从P5立体像对提取出的DEM、google earth影像地形高程和1∶5万矢量地形图等高线生成的DEM,结合Google Earth影像做成三维立体影像,较为直观地对三种高程数据进行了有效的对比,结论认为,P5立体像对生成的DEM精度最高.在室内利用高精度三维立体图对丽江-小金河断裂断层地貌进行了解译,经过野外踏勘和探槽验证,证明三维影像解译具有很高的利用价值. 相似文献
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2002年发射的GRACE重力卫星为南极冰盖质量平衡提供了一种新的测量方式,但由于南极GIA模型的不确定较大,进而影响GRACE结果的可靠性.本文联合2003—2009年的GRACE和ICESat等数据实现了南极GIA信号的分离,联合方法所分离的GIA不依赖于不确定性很大的冰负荷等假设模型,而是直接基于卫星观测数据估算而来的,具有更大的可靠性.在分离过程中,本文提出了冰流速度加权改正法和GPS球谐拟合改正法对GIA结果进行精化,同时引入了南极GPS观测站的位移数据对分离的GIA进行详细的评估和验证,GPS验证表明经过冰流速度加权和GPS球谐拟合双改正后的GIA结果精度明显得到提高.最后本文利用所分离的GIA对GRACE和ICESat结果进行了改正,得到2003—2009年南极冰盖质量变化的趋势为-66.7±54.5 Gt/a(GRACE)和-77.2±21.5Gt/a(ICESat),相比采用其他的GIA模型,本文的GIA结果使GRACE和ICESat这两种不同观测技术得到的南极冰盖质量变化结果更加趋于一致. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2021,(8)
冰川表面流速是冰川和冰盖的基本特征,冰流速的测定对于南北极冰盖物质平衡估算至关重要.常见的冰流速测定方法包括采用花杆、雪坑及现场GPS地面测量以及遥感测量法.地面GPS测量技术具有高精度优点,然而目前南极大陆冰盖地面GPS监测点覆盖较少;基于遥感测量技术的冰盖表面流速测量其分辨率和精度较低.短周期地震仪内置的导航级GPS接收器记录的位置数据,尽管其精度不如大地测量GPS的位置精度,但是可以通过在足够长的时间内采集的导航级GPS数据来准确测量冰流速.本文利用中国第36次南极科学考察期间被动源地震观测时获得的导航级GPS位置信息,准确的对东南极拉斯曼丘陵冰盖和泰山站区冰盖运动特征进行了追踪.结果表明,两地的冰盖基本都向西偏北运动,且月均位移大小约1m;本文在泰山站区的结果与通过大地测量GPS结果基本吻合,说明利用短周期地震仪内置GPS位置信息进行冰盖运动特征的追踪是可行的.靠近中山站的拉斯曼丘陵局部冰流复杂,本文获得的间距200m的测量结果有助于认识该冰流.总之,本文结果对于冰盖动力学研究、冰川质量平衡研究和在地震成像中评估由冰盖流动带来的系统误差具有重要意义. 相似文献
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两极冰盖消融是造成海平面上升的重要原因，作为世界第二大冰盖，格陵兰冰盖消融速度在进入21世纪以后明显加快，引起了广泛关注.本文利用ICESat卫星激光测高数据，探讨了坡度改正的方法，通过改进平差模型解决了病态问题，并采用重复轨道方法计算了2003年9月至2009年10月间格陵兰冰盖的体积和高程变化趋势，对格陵兰冰盖各冰川流域系统的变化情况进行了详细分析.结果表明，格陵兰冰盖在这6年间平均高程变化趋势为-16.79±0.84 cm·a-1，体积变化速率为-301.37±15.16 km3·a-1，体积流失主要发生在冰盖边缘，其中DS1、DS8等流域的体积损失正在加剧，而高程在2000 m以上的冰盖内陆地区表现出高程积聚的状态，但增长速度明显减缓.与现有研究成果的对比表明，算法优化后的本文结果更具可靠性. 相似文献
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李春来 任鑫 刘建军 邹小端 牟伶俐 王建宇 舒嵘 邹永廖 张洪波 吕昌 刘建忠 左维 苏彦 温卫斌 边伟 汪敏 许春 孔德庆 王晓倩 王芳 耿良 张舟斌 郑磊 朱新颖 李俊铎 欧阳自远 《中国科学:地球科学》2010,40(3):281-293
激光高度计是搭载在CE-1上的主要载荷之一, 用于月球表面的地形测量. 2007年11月28日02点22分, 激光高度计成功获得第一个探测数据, 截止到2008年12月4日, 总共获取了约912万个探测数据, 数据覆盖全月面. 我们利用这些探测数据制作了空间分辨率为3 km的全月DEM模型, 月表地形地貌特征反映明显, 地形细节表达层次分明、清晰可辨. DEM模型的平面定位精度为445 m (1σ), 高程测量精度为60 m (1σ). 根据这一DEM模型, 测得月球表面最大高差为19.807 km, 最高点位于Engel’gardt撞击坑东缘(158.656°W, 5.441°N, +10.629 km), 最低点位于Antoniadi撞击坑底部(172.413°W, 70.368°S, -9.178 km). 通过比较, CE-1的激光高度计DEM模型, 在精度和分辨率上明显优于美国ULCN2005, 与日本SELENE激光高度计DEM模型相当, 测量到的最高点与SELEN结果相似, 但CE-1数据新发现了比SELEN结果更低的最低点. 相似文献
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本文利用CryoSat-2测高数据与Landsat 8光学数据,针对南极Amery冰架区域开展接地线提取研究.首先通过Landsat 8光学影像三次Hermite多项式插值处理,在坡度分析的基础上利用表面曲率改进方法获取接地线特征点;同时对CryoSat-2测高数据进行坡度分析和表面曲率计算,通过沿轨梯度分析方法提取接地点;最后将Landsat 8与CryoSat-2数据获取的接地点进行最小二乘融合得到融合接地线.实验结果表明,融合结果利用高空间分辨率光学数据不仅能保证接地线提取精度,同时测高数据还能够弥补光学数据受云遮挡导致的数据空缺,保持接地线的完整性.与MOA产品比较可以看出,融合数据点与MOA接地线平均距离为367 m,标准差为601 m,所有数据点中距离小于1 km的点占总数的93.19%,与MOA产品具有较好一致.本文提出的融合算法可以实现空间连续的接地线提取结果,对后续研究南极物质平衡、冰流速计算等具有重要的意义. 相似文献
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月球极区光照模型为研究月球车着陆点选择和水冰存在的探测提供了依据.利用“嫦娥一号”探月卫星获取的激光测高数据,得到了全月面高精度的数字高程模型(DEM),特别是在月球两极地区,地形细节清晰可见,为极区光照模型的建立提供了精确的数据基础.本文通过由测高数据建立的DEM和月球轨道参数相结合,采用地形最大高度角法,对月球极区的光照条件及其应用进行了研究和分析.光照率的计算周期为19年,考虑了黄道和白道交点进动的影响(18.6年).计算结果表明:(1)未发现有持续光照区;(2)有长久阴影区存在;(3)在南极或北极的夏季,撞击坑边沿高地处可以享受到连续的光照;(4) Shackleton撞击坑可以作为月球车着陆的首选目标之一. 相似文献
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基于SfM方法的高密度点云数据生成及精度分析 总被引：4，自引：2，他引：2
《地震地质》2015,(2)
地形数据的质量(精度和分辨率)影响着地球科学的研究水平。Li DAR测量是目前获取高分辨率地形数据的有效技术方法之一,但是其高昂的测量成本和相对复杂的后期数据处理限制了Li DAR技术的大众化应用。近年来,一种被称为Sf M(Structure from Motion)的适合大众化使用的新的高精度3维地形数据获取技术开始引起人们的注意。这种新型数字摄影测量技术可以利用高效的图像特征匹配算法从多视角照片中提取重叠区域的3维地形数据。由于Sf M技术仅需要目标物体的照片,而且对相机拍摄位置、图像尺度及拍摄焦距没有要求,因此利用简单测量平台采集地面照片就可以获取高质量的3维地形数据。与Li DAR技术相比,大大降低了获取高精度数据的成本,使得高精度3维地形数据的使用大众化。文中介绍了Sf M技术的基本原理和流程,展示了Sf M技术获取高精度3维地形数据的简单而有效的特性,特别适合于植被稀少的区域。文中利用近千米高空拍摄的、具有约70%重叠度的一套随Li DAR飞行采集的数字航空照片生成具有真彩色的高密度Sf M点云数据,点密度高达25.5个/m2,可生成分辨率0.2m的DEM(数字高程模型)。对比相同区域的LiDAR点云数据,统计分析表明58.3%的Li DAR数据与Sf M数据的垂直偏差0.1m,88.3%的Li DAR数据的垂直偏差0.2m;而且发现不同地貌的Sf M数据精度存在差异,平缓地形的Sf M数据精度高于陡峭地形的Sf M数据精度。文中还介绍了以氦气球作为拍摄平台的Sf M测量系统,可以快捷地获取高精度的3D地形数据和正射影像,比目前常用的差分GPS测量具有更高的效率和数据精度。 相似文献
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利用嫦娥一号激光高度计获取的800多万个有效记录点科学数据,描述了一种基于Kriging插值方法来生成空间分辨率为0.25°×0.25°全月球均匀网格的数字高程模型.即对激光高度计科学数据进行加权插值,通过引进以距离为自变量的变差函数来计算权值.因变差函数既可以反映激光测高数据的空间结构特性,又可以反应激光测高数据的随机分布特性,故采用Kriging方法插值可以得到较理想的月球高程模型.同时,基于生成的全月球数字高程模型得到了月球的汉麦尔投影、麦卡托投影、正面、反面、南极、北极等月球地形图.该模型也与国际上的月球模型Clementine、ULCN2005与CLTM-s01进行了对比.由于嫦娥一号激光测高数据达800多万个记录点,得到的月球数字高程模型的精度更高. 相似文献