摘 要

本文围绕SRTM精度评价和影响因素分析展开研究。以我国1：5万DEM数据为假定真值，通过计算分析得出SRTM的高程中误差为14.80m，低于标称绝对高程精度±16m，具有较高的精度，平均误差为2.358m，说明SRTM高程整体上偏高。误差主要集中在-15m～15m之间，占误差总量的73％。SRTM精度与坡度、土地覆盖类型、森林覆盖率、平面曲率、剖面曲率、地形耐用指数存在一定的关联，与坡向并无直接关联，其中SRTM精度随着坡度的增加而下降；森林，草地，灌木地3种土地覆盖类型对SRTM的精度影响很大，人造地表对SRTM的精度影响偏小；森林覆盖率在2-12之间，覆盖率越高越高，SRTM精度越低；SRTM精度随着地形耐用指数的的增加而下降；SRTM数据在平缓地貌精度较低，而在山势较为陡峭崎岖地区SRTM数据精度高于平缓地貌。SRTM数据在像元的表面向上凸的精度低于像元的表面开口朝上凹入。

关键词：SRTM 精度评价 影响因素

Evaluation of SRTM Accuracy and Analysis of Influencing Factors

Abstract

This paper focuses on SRTM accuracy evaluation and influencing factors analysis. The error of SRTM is 14.80m, which is lower than the nominal absolute elevation ± 16m, with high accuracy and average error of 2.358m, which is based on the 1: 50,000 DEM data in China. SRTM elevation as a whole high The error is mainly concentrated between -15m ~ 15m, accounting for 73% of the total error. There are some correlations between SRTM accuracy and slope, land cover, forest coverage rate, horizontal curvature, vertical curvature and terrain ruggedness index, which are not directly related to aspect. SRTM accuracy decreases with the increase of slope; The three kinds of land cover types of forest, grassland and shrub land have great influence on the accuracy of SRTM. The accuracy of SRTM is too small. Forest coverage rate is between 2-12, the higher the coverage rate, the lower the SRTM accuracy; The accuracy of SRTM is decreased with increasing the terrain ruggedness index. The SRTM data in the gentle landform of low accuracy, and in the more steep rugged areas of the SRTM data accuracy is higher than the gentle landform. The SRTM data is convex in the upward convexness of the surface of the cell with a lower accuracy than the surface of the cell.

Key Words:SRTM; Accuracy evaluation; Influencing factors

目 录

摘要……………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT……………………………………………………………………………………II

第一章 绪论……………………………………………………………………………… 1

1.1 研究目的与意义…………………………………………………………… 1

1.2 国内外研究现状…………………………………………………………… 2

1.3 研究内容及结构安排……………………………………………………… 2

第二章 研究方法及数据说明………………………………………………………… 3

2.1 研究方法…………………………………………………………………… 3

2.2 实验样区概述……………………………………………………………… 3

2.3 实验数据说明……………………………………………………………… 5

第三章 SRTM精度评价………………………………………………………………… 6

3.1 数据预处理………………………………………………………………… 6

3.2 精度评价…………………………………………………………………… 6

第四章 SRTM精度影响因素分析…………………………………………………… 9

4.1 坡度………………………………………………………………………… 9

4.2 坡向…………………………………………………………………………10

4.3 土地覆盖类型………………………………………………………………13

4.4 森林覆盖率…………………………………………………………………14

4.5 土地耐用指数………………………………………………………………15

4.6 平面曲率……………………………………………………………………17

4.7 剖面曲率……………………………………………………………………20

第五章 总结………………………………………………………………………………22

5.1 结论…………………………………………………………………………22

5.2 问题与展望…………………………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………………………………24

致谢…………………………………………………………………………………………26

第一章 绪论

• 1. 研究目的与意义

数字高程模型（Digital Elevation Model),简称为DEM，是利用地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。由于DEM描绘的是地面高程信息，因此它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、 通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的运用。

SRTM全称是Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘使命。SRTM则是由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）以及德国与意大利航天机构共同合作完成联合测量,由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统实现。获得北纬60°至南纬60°之间面积总和超过1.19亿平方公里的雷达影像数据，覆盖到了地球80%以上的陆地表面。SRTM系统获取的雷达影像的数据量大约9.8万亿字节，经过两年多的数据处理，制作成了数字地形高程模型（DEM）。这次航天测绘覆盖面积之广、采集数据量之大、精度之高是测绘史上前所未有的。能够将美国现有的DEM精度提升大约30倍。SRTM全球数据采样间隔为90m,在美国本土数据采样间隔为30m。全球90m数据则可以免费获得，运用于民用以及科研工作。对SRTM数据进行精度评价及影响因素分析，使SRTM在各个领域能够方便的使用

• 1. 国内外研究现状

詹蕾等人通过内插得到陕西省SRTM DEM高程中误差空间分异图。得出陕西省SRTM DEM的高程中误差在3.5～60.7m之间,其在山地最大,在黄土丘陵区其次,在关中盆地和风沙河谷区较小的结论[1]。左美蓉以惠州区为例，将SRTM高程数据和原有1:1万的地形数据进行了对比，结论是SRTM在大部分地区与该比例的地形数据符合较好[2]。陈俊勇将SRTM3和GTOPO30进行比较，得出SRTM3总体评价要好于GTOPO30的结论[3]。在张朝忙等的太湖地区SRTM DEM高程精度质量评价中，以1:5万DEM为假定真值，1:10万DEM，1:25万DEM为参照，通过DEM面误差可视化分析，面误差信息熵模型，中误差模型得出太湖样区SRTM DEM 高程精度质量要高于1：25万DEM，但低于1：10万 DEM的论断[4]。在赵春川的SRTM数据的精度检测和漏洞修补方法研究中，用实测点检测法得出SRTM 数据在平原和丘陵地上具有较高的精度，对于中高山地等地区，SRTM 数据精度远不及我国1：5 万标准DEM 数据的精度的结论[5]。常占强的SRTM DEM高程误差研究的新进展中发现西南坡，南坡上SRTM数据精度较低的规律[6]。Ashton Shortridge通过单点法和栅格法两种方法与相应的DEM数据进行比较，研究点的误差大大低于预期，但显著高于国家数据库（NED），SRTM过高估计实际高程，在森林地区更为显著[7]。Quan Zhang研究结果显示SRTM的数据可以充分表示中国的地势，水体，沙漠，湿地和人造地表的平均误差为-1.05m，-2.03m，-2.43m，1.05m[8]。Ashton Shortridge等人的研究结果显示SRTM的准确性优于GDEM[9]。

• 1. 研究内容及论文结构安排

本文主要对SRTM进行精度评价并研究其影响因素，本文一共分为五章，具体结构如下。