三章 数字高程模型的数据获取方法

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1、第三章数字高程模型的数据获取方法3.1DEM的数据来源3.2摄影测量数据采集方式3.3SAR干涉测量3.4机载激光扫描数据3.5地形图采集数据3.6地面直接采集3.7各种数据源对比3.1DEM的数据来源3.1.1影像航空航天：传统的立体扫描仪，精度低，适合小比例尺DEM高分辨率影像、SAR技术、激光扫描技术等，精度提高。3.1.2地形图现势性问题，地表变化快，无法及时更新。精度问题，与比例尺有关。3.1.3地面本身及其他数据源地面直接采集，精度高但适合小范围。气压测高法、水文站、气象站、地质勘探和重力测量等，范围大，精度低。3.3利用合

2、成孔径雷达干涉测量采集数据合成孔径雷达干涉测量学（InSAR）：针对机载和星载SAR所获取的多幅覆盖同一地区的雷达图像进行联合处理来提取地球表面信息，可应用于DEM建立、地壳形变探测等。3.3.1InSAR的发展简述1969年，首次应用，金星观测。1986年，生成DEM的实际结果。1989年，InSAR技术监测地表形变。商业星载SAR系统获取干涉数据：欧空局的ERS-1,ERS-2、日本的JERS-1和加拿大的RADARSAT-1等。NASA/JPL多次短期的民用卫星或航天飞机SAR成像试验，SEASATSAR、SIR-A、SIR-B、

3、SIR-C/XSAR等。3.3.2雷达成像原理雷达以一定的侧视角q0发射一个椭圆锥状的微波脉冲束，椭圆锥的轴垂直于平台飞行方向，在垂直于轨道面内，波束高度角与雷达天线的宽度有关；在平行于轨道面内的椭圆锥顶角与雷达天线的长度有关。（见公式3.3.1和3.3.2）椭圆锥状的微波脉冲束在地表形成一个辐照带(footprint)，可看作由许多小的空间面元组成，每一个面元将雷达脉冲后向散射回去。（图3.3.3)幅宽（公式3.3.3)雷达影像的空间分辨率：可区分两个相邻目标的最小距离。方位向分辨率（由雷达天线的长度决定）、斜距向分辨率、斜距向地面分

4、辨率。(图3.3.4）越靠近底点，斜距向地面分辨率越低。（成像雷达为什么要测视？）微波遥感器qd:Depressionangleq1:off-nadirangleRs:slant-rangeresolutionRg:ground-rangeresolutionC:speedoflightt:pulsewidthR:slant-range脉冲宽度t，则在一个脉冲宽度内，电磁波往返距离:2Rs=Ct3.3.3合成孔径侧视雷达成像SAR利用多普勒频移原理来改善雷达成像分辨率。通过精确测定这些脉冲的雷达相位延迟并跟踪频率漂移，最后合成一个脉冲，

5、使方位向的目标被锐化，即提高方位向分辨率。方位向分辨率仅由雷达天线的长度所确定。雷达影像的每一像素不仅包含灰度值，而且包含与雷达斜距（一般取样到垂直于平台飞行方向的斜距上）有关的相位值。InSAR主要是基于这些相位数据的处理来提取有用信息。3.3.4InSAR生产DEM的基本原理原理：杨氏双狭缝光干涉实验。分类：（1）双天线干涉；（图3.3.9）（2）单天线重复轨道干涉。（图3.3.8）关键点：相位差确定斜距差。覆盖相同地区的两个SLC影像分别为主、从图像，为了提取相位差图即干涉图，须将它们做空间配置且将从图像取样到主图像空间。公式3.

6、3.5中G的相位主值即为对应像素的相位差f0（干涉相位）。F0仅代表了一个波长内的微小距离，而余下的相应于整波数的斜距差无法通过相位观测来确定，干涉相位存在整周模糊度的问题。相位解缠。InSAR系统用于地表三维重建的几何原理。图3.3.12干涉DEM生成过程。3.5从地形图采集数据的方法对地形图要素进行数字化处理，用某种数据建模方法内插DEM。坐标转换的后台处理。3.5.1手扶跟踪数字化流方式点方式3.5.2扫描数字化和栅格矢量化图3.5.3DLG（数字线划地图）图3.5.43.6从地面直接采集数据的方法3.6.1GPS测量的基本原理3

7、.6.2普通测量的基本原理3.7DEM各种数据源对比表3.7.1