SRTM与ASTER数据精度分析和比较本科论文.docVIP

SRTM与ASTER数据的精度分析和比较 引言 由于可获得的SRTM每个90m的数据点是由9个30m的数据点算术平均得来的，我们可以了解SRTM数据所记录的并不是真正的地面点数据。ASTER以地面获得的实际数据点的值为矩阵的元素，它能反映真实的地貌特征。通过选取同一个地区的不同数据形式的数字地面模型[2]，在Global Mapper中绘制等高线，分析等高线的特点，观察其3维模型的特点，再在Matlab中进行矩阵的运算，求的此地区两数据的差值，来分析SRTM DEM与ASTER DEM的精度，从而确定哪种数据精度更高，在什么地区运用什么种类的DEM更好、更合适。 本文在介绍了SRTM数据、ASTER数据、Global Mapper、Matlab软件之后，运用Global Mapper软件进行等高线的绘制，等高线的叠加，发现两种数据的等高线并不一致，等高线的走向以及弯曲程度不一致。再观察其3维模型，基于ASTER的3维模型更细致的表达了地面的起伏变化。从而得出ASTER的精度高于SRTM的精度。利用Matlab软件进行矩阵的运算，计算差值矩阵的最大值，最小值，平均值以及方差等，分析两数据的在平原和山区的差异，得出在平原地区无论是30m的数据好似是90m的数据均能很好地表达地貌，在实际生活和普通科研中，二者均能满足需要。而在山区二者的差异很大，平均值在SRTM所描绘的地貌比ASTER所描绘的地貌平均高出6m的高程，而且其差值不稳定，上可达270m左右，下可达-160m，方差达到15m，所以两种数据所描绘的山区地貌有很大差异，在表现地面起伏形态时，在山区益选择ASTER数据。而在垂直度上需要借助其他数据进行比较。 1 SRTM与ASTER 数据[10]及Global Mapper和Matlab简介 SRTM数据与ASTER数据都是通过遥感传感器对地面上的信息进行采集，获得的地面上的地物地貌三维数据，即数字高程模型[4]，因此很多时候又称为SRTM DEM和ASTER DEM[5]。在大面积范围内，两者都近似的表现了地面的高低起伏变化，为研究地球，商业发展，国防军事，科学研究等提供了方便。但二者又有一些不同之处，下面就对其分别介绍，并简要介绍一下Global Mapper 和Matlab软件。 1.1 SRTM 数据[8] 航天地形测绘是指以人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器为工作平台，对地球表面所进行的遥感测量。以往的航天测绘由于其精度有限，一般只能制作中小比例尺的地图。2000年2月11日上午11时44分，美国“奋进”号航天飞机在佛罗里达州卡那维拉尔角的航天发射中心发射升空，执行耗资3.64亿美元，称之为“航天飞机雷达地形测绘使命（Shuttle Radar Topography Mission ,简称SRTM）”的空间飞行任务。“奋进”号上搭载的SRTM系统共计进行了3222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60°至南纬56°之间面积超过1.19亿平方公里9.8万亿字节的影像数据，覆盖全球陆地表面的80%以上，覆盖了中国全境。 SRTM数据之大，精度之高在测绘史上前所未有，全部数据的处理约需两年的时间，最终获取平面精度为±20m,高程精度为±16m的全球数字高程模型DEM，可以将美军现有的全球DEM精度提高约30倍。借助如此精准的地图，美国国防部将能更好地选择部署部队，甚至发射导弹的地点，因此这项计划所得的最佳品质的图像被列为机密文件，供美国军方和情报局使用，只将一些分辨率较低的地图向公众公开，用于普通科研和商业。 SRTM数据每经纬度方格提供一个文件，精度有1arc—second和3 arc—seconds两种，称作SRTM1和SRTM3或者30m和90m数据，SRTM1的文件里面包含3601×3601个采样点的高程数据，SRTM3的文件里面包含1201×1201个采样点的高程数据。 目前，能够免费获取的中国境内的SRTM3文件是90m的数据，每个90m的数据点是由9个30m的数据点算术平均得来的。用户可以通过中国科学院计算机网络信息中心国际科学服务器平台免费获得（/），本文选择网址：/SELECTION/inputCoord.asp。下载的数据，其产品类型是SRTM 90m DEM version 4，文件名为srtm_59_06.zip（东经E110°—E115°，北纬N30°—N35°的区域），包括山区和平原，便于后续工作的进展。下载完成后解压数据，一次解压后不修改文件名，放在指定位置。再次解压得到文件srtm_59_06.hdr(头文件)，srtm_59_06.tfw（tiff影像坐标信息的文本文件），srtm_59_06.tif（二进制的数字高程模型）。 1.2 ASTER数据 ASTER是在2009年6月