SRTM与ASTER数据精度分析和比较本科毕业论文

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1、 1 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

2、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

3、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

4、字高程模型4，因此很多时候又称为 SRTM DEM 和 ASTER DEM5。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

5、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

6、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 2 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 1arcsecond 和 3 arcseconds 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（http:/ ，本文选择网址： http:/srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp。下载