不同目标下，DEM数据的选取

作者: 一片空白_ | 来源:发表于2017-05-23 22:56 被阅读290次

天气转凉了，心情也随之平静了。呼~~~

刚刚有个朋友在做坡度方面的分析，刚好在地形方面有一点点的经验，在此做一下总结。

做地形分析其实有很多种方法，市场上比较普遍的是实地测绘和雷达影像数据解译，前者要花费大量人力和财力，后者的难度系数偏高，介于此，这里只说一下利用网上现有的DEM数据所做的地形分析。

目前，我们用的比较多的应该是ASTER GDEM和SRTM DEM两种，前者空间分辨率为30m，后者空间分辨率包括30m和90m，但是30m的数据现在还没有共享，当然还有一些其他的数字高程数据，它们在空间分辨率和覆盖范围等方面不具备优势。

对于上述提高的两种主要DEM数据，很多数据共享网站所提供的不同版本均是基于它们所进行的“升级”，所以，归根结底，我们常用的30m×30m的DEM属于ASTER GDEM类，90m×90m的DEM属于SRTM DEM类。（如果利用空间数据处理的方式修改数据的分辨率的话，那本质上是没有变化的）

好，接下来进入本文的主题，那么什么时候选取SRTM DEM，什么时候选取ASTER GDEM呢？

SRTM DEM（90m）的介绍如下。

来源：雷达影像垂直轨道法。产自航天飞机雷达地形测绘任务（shuttle radar topography mission），这次航天测绘以地心坐标系为基础采集数据,其传感器、处理方法、影像分辨率、采集时间都是一致的，因此，它第一次解决了陆、海以及世界各地之间地形数据的统一问题，但受到阴影效应影响产生许多资料空缺点。（目前最新共享的数据经过新的插值技术矫正后，很多数据空洞已经很好地进行了填补）

每个SRTM数据文件覆盖5度（经度）×5度（纬度）的地区，高程基准是EGM96的大地水准面，平面基准是WGS-84椭球，标称绝对高程精度是±16m，标称绝对平面精度是±20m。SRTM的数据是用16位的数值表示高程数值的（-/+/32767m）,最大的正高程9000米,负高程为海平面以下12000米，观测角度为55°，取值为整米。

优点：SRTM地形数据的采集以地心坐标系为基础的数据，其传感器、处理方法、影像分辨率、采集时间一致，解决了陆、海以及世界各地之间地形数据的统一问题。

缺点：①由于雷达侧视的几何特征以及航天飞机轨道设计等因素的影响，SRTM地形数据在水域、高山区和峡谷地区的质量不好，在局部地区有或大或小的空洞，即有小块的数据空缺点、空白区。此外还有不少置信度很差的地块，主要分布在上述数据区的面积较大的水域，或在起伏很大、很狭、很深的峡谷和高山地区的边缘区域。这类地区的数据量约占SRTM-3数据总量的0.23%。②由于雷达的扫描特性， SRTM-3的数据集是一种数字地表高程模型（DSM），如树顶、房顶等，不是数字地面高程模型。所以SRTM-3在某些地区和实际的DEM之差往往不是一种偶然性误差，而是与该地区中地物特性有关的一种系统偏差。因此在密集的森林植被区和居民聚集区，SRTM-3的数据减去实际的DEM呈现为正值，而在冰雪覆盖地区，SRTM的雷达波具有一定的穿透能力，这时的SRTM-3的减去实际的DEM则呈现为负值。

ASTER GDEM的介绍如下。

来源：立体像对获取DEM。ASTER传感器(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer先进星载热发射和反辐射计)搜集的130 万个立体图像。ASTER GDEM的垂直精度达20米（置信度为95%），水平精度达30米，

优点：覆盖范围广。ASTER测绘数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域，比以往任何地形图都要广得多，达到了地球陆地表面的99%。此前，最完整的地形数据是由NASA 的航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）提供的，此项任务对位于北纬60°和南纬57°间地球80%的陆地进行了测绘。

缺点：由于云的影响，在某些地区，尤其是在一些重复数据较少的区域，如果有云遮挡，又没有替代数据，就可能会产生明显的异常值。边界堆叠会导致GDEM 数据显示为直线，坑，隆起，大坝或其他异常的几何形状，影响局部地区数据的精度和使用。同时，没有进行内陆水域掩蔽，导致绝大多数的内陆湖泊高程并不稳定，因此利用ASTER GDEM 数据不能提取水体分布信息。也就是说，局部地区存在误差的可能性很大。

其实，我更倾向于90m的srtm dem数据，空间分辨率是一个很重要的参数，但它不是决定产品质量好快甚至高低的决定因素，反而数据来源是个重要因素，雷达测量相对立体像对来说，更适合地表地形的获取。

目前，很多文献在二者在各种地理空间区域和应用目标两个方向上，对数据精度进行了仔细的比较和分析，成果很丰富，在这里不一一列举，或者可以看看最下面的文献，总的来说，大多数人认为二者必须要结合使用，对于这点，我是赞同的。

回归到朋友的具体问题上。下面是以四川省的DEM为例。

下面上图是四川省的srtm dem数据，下图是aster gdem数据。整体来看，差异不大。