基于ASTER遥感立体像对DEM提取

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1、基于ASTER遥感立体像对的DEM提取王贵林杨艳明刘玉柱刘海义(大雁矿业集团内蒙古牙克石022150)姚鑫（中国科学院地质与地球物理研究所北京9825信箱100029)【摘要】卫星遥感立体像对提取DEM是地貌信息获取的一个重要里程碑，ASTER卫星传感器是可以拍摄立体像对传感器中的代表，具有数据质量稳定、覆盖广泛、价格低廉的特点。本文通过实例研究了ASTER立体像对在高山峡谷地区提取DEM的精度。首先简述ASTER的立体像对提取DEM的国内外发展现状，然后针对一处高程变化显著地区在1：10万比例尺地形图采集地面控制点（GCP），用1：5万精度的DEM作检验，获得GCP范围内高程误差

2、为±20.4m，GCP范围外高程误差为±48.2m，平均误差是±34.3m。这证明可以在小区域内选取GCP控制点，由ASTER立体像大范围外推生成大范围DEM，而且采用常规的技术手段和普通的商业软件就可实现。该方法提取DEM对于我国地形资料缺乏的西部地区有很强的实用性。【关键词】ASTER；立体像对；DEM；地面控制点1引言截至到20世纪末，全球仍有20％地形起伏在200m以上的地区没有1：5万或更高精度的地形图。有超过1/3的可居住区不具备90m水平分辨率和30m垂直分辨率或更高精度的DEM。其中许多是位于热带亚、热带和地震、火山活动强烈的板块边缘。1999年9月搭载有ASTER

3、传感器的Terra卫星发射和随后的2000年2月SRTM（ShuttleRadarTopographyMappingMission）计划的成功执行，是遥感地貌信息获取的一个重要里程碑，它们可以生成覆盖全球陆地的中等分辨率的DEM（～30m），这将非常有利于全球的地学研究工作的开展[1]。2遥感DEM的精度2.1立体像对提取DEM的精度一些学者在不同的地形地区，采用不同的控制点数量，使用多种的立体像对，考虑不同处理方法和软件的差异，来进行DEM提取和的精度评定的研究。如ASTER数据在的平坦农业区和地表裸露地区垂直精度10m,丘陵地带为15～20m[2][3],山区的精度20～30m

4、之间[2,4],有森林覆盖的坡地可以达到30～50m[2]。在理想条件下Spot5立体像对生成的DEM精度可以达到平面15～16m，高程6～7m[5]。地面控制点（GCP，GroundControlPoint）在立体像对提取DEM的过程中起到关键的作用，对于SPOT5卫星HPS立体像对的直接对地定位模型，利用国内外3个地区的立体像对进行的实验结果表明，无控制对地绝对定位的结果具有明显的系统误差。只需加入一个控制点，则平面和高程精度迅速提高到1Om以内。采用一个控制点外推580km时，平面定位精度仍优于2Om，高程定位精度约10m，增加控制点的数量对改善定位精度的效果并不明显。总体上

5、三维控制点一般从几个到几十个不等，控制点越多生成的DEM精度越高，但一般不应少于5个[6,7]。2.2ASTER立体像对生成的标准DEM产品美日联合数据工作组确定了的ASTER提取的DEM产品的标准。相对DEM是参考本景内的最低点，不需要GCP，仅通过卫星星历数据来计算外方位元素[8]，提取的DEM精度范围为10～30m，ASTER的科学数据处理中心(SDPS，ScienceDataProcessingSegment)采用Level1A数据每天生成30景DEM。绝对DEM的精度根据GCP的提供情况而定，精度在7～50m之间[9]。Stevens[10]研究表明从ASTER立体像对上

6、提取的DEM在水系和地貌分析的应用上要明显优于从地形图上数字化而来的DEM。同时从多时相ASTER像对上提取的DEM可以修订因地貌改变而精度降低的SRTM数据，尤其是在侵蚀严重的高山和经常泛滥的河谷区[11]。3提取DEM的意义ASTER星载卫星数据中心可以生成全球的DEM，这似乎解决了所有DEM信息获取上的问题，但在DEM的应用上仍存在着很大的问题：（1）ASTER的幅宽只有60km和有计划的全球信息获取任务只占拍摄总量的8％，这制约了东西向流域完整的无云覆盖的影像（DEM）的获取；（2）生产DEM数量有限，产量每天动态变化，一般仅是拍摄影像的数量的10％；（3）生成的DEM产品

7、精度有一定损失，ASTER的影像分辨率为15m，而DEM标准产品只有30m。（4）定购标准立体像对提取的DEM需要额外的经费，并且定购周期长，坐标系统固定不便在当地使用；（5）只能整景处理，对地面控制的点数量和分布要求高。（6）ASTER已经超过了七年的设计寿命，有随时停止运转的可能。可供替代的立体像对商业卫星遥感平台还有SPOT、IKNONOS、Quickbird和Cartosat等。所以如果掌握了立体像对获取DEM技术可以，可以不变应百变，方便、灵活、及时的获取D