以下文章来源于石头人看遥感 ,作者stoneren
开门见山,ALOS 12.5米DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)名不符实。12.5米并非该DEM真实的分辨率(或格网间距),是重采样后插值得到的。某度搜索12.5米DEM,前几页几乎全是该DEM的错误介绍,包括12.5米DEM由ALOS卫星的PALSAR雷达传感器数据生成,DEM分辨率为12.5米,水平和高程精度均为12.5米等等信息都是错误的。
这几年来,我的同事和朋友就此DEM咨询过我很多次。如此受到关注,很重要的原因是该DEM名义上的分辨率是全国/全球覆盖的开源DEM中最高的,大家对DEM有很大的需求,12.5米分辨率也极具吸引力,同时也不排除有人或公司为了售卖在刻意虚假宣传,从而提高了它的被关注度。
我觉得有必要澄清下这个DEM的真实情况。该开源数据的国外提供方——阿拉斯加卫星设施(Alaska Satellite Facility, ASF)并未夸大宣传,而是国内的某些同行(或非专业的圈内人)对此数据的描述出现了偏差和错误。
一、什么是DEM及其用途
DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的模型,它是地表形态的数字化表达。DEM的表达方式跟遥感卫星图像数据类似(见图1),用一个个的小方格和方格的数值(高程)来表达地形。这个小方格的边长就是DEM的分辨率。分辨率数值越小,其表达的地形细节就越多。
DEM是一种重要的基础地理数据产品,因它描述地球表面的高度起伏,在测绘、地形地貌、自然灾害、气象、水文、土壤、工程建设、通讯、军事、环境保护和科学等领域都得到广泛应用。在遥感领域,DEM的一个重要用途就是用来对光学和雷达图像进行正射校正,可有效改善图像的几何精度。
图1 DEM对地面高程的数字化表达示意图▼
图2 DEM渲染图(下)、DEM三维渲染图(中)和三维实景图(上)▼
二、ALOS 12.5m DEM基本情况
ALOS 12.5m DEM,也有称ALOS PALSAR 12.5m DEM数据(该名字为国内的叫法,严格来说其实不对),下文我们统称为12.5m DEM。12.5m DEM开源数据的来源是ASF,该数据下载网址:
https://search.asf.alaska.edu/#/
ASF是美国NASA的一个分布式存档数据中心,它主要管理来自NASA的各种卫星和飞机的合成孔径雷达(SAR)存档数据。12.5m DEM是ASF放在ALOS PALSAR数据产品包中附带提供的,其用途是对PALSAR数据进行地形校正。图3可以看出,在PALSAR未经地形校正图像上,山体一侧被拉伸,而另一侧被压缩。
图3 PALSAR未经地形校正图像(上)与地形校正图像(下)对比图▼
ASF在其网页上详细说明了12.5m DEM的来源信息(图4网页截图)。
网址:https://asf.alaska.edu/data-sets/derived-data-sets/alos-palsar-rtc/alos-palsar-radiometric-terrain-correction/
图4 PALSAR辐射地形校正的DEM信息▼
原文翻译了一下,大概是说:“ALOS PALSAR地形校正产品包中包含的数字高程模型(DEM)文件不是从PALSAR数据本身生成的。它是现有DEM的副本,经过修改后用于辐射地形校正处理。调整了源DEM的像素间距,使其与打包的地形校正图像的像素间距相匹配,而不是表示DEM的分辨率。用于ALOS PALSAR地形校正产品的源DEM来自航天飞机雷达地形任务(SRTM)或国家高程数据集(NED)。”
另外网页上还有一段话也需要注意——“与地形校正产品一起打包的DEM文件仅用作解释辐射地形校正过程结果的参考。不应使用它们来代替常规DEM,因为高程值在准备辐射地形校正处理时,会通过大地水准面校正来改变。”
图5是ALOS PALSAR辐射地形校正处理的DEM来源说明,我们可以看到除美国和加拿大外的其他区域的12.5m DEM均是由30m的SRTMGL1上采样得到的,其真实分辨率是30米——也就是说我们使用的中国区域(见图6蓝色区域)的12.5m DEM其真实分辨率是30米,而且来源是SRTM DEM。
图5 用于ALOS PALSAR辐射地形校正处理的DEM▼
图6 用于地形校正的各种DEM源的覆盖范围▼
三、总结
有时候错误的说法多了反而成真了。我被人反复再三问过该DEM,解释后,对方仍然是半信半疑。期待能更正之前有些人接收到的12.5m DEM的错误信息!
从现状来看,大家对DEM数据需求十分迫切,主要使用的是美国和日本的30米开源DEM。期待我国有朝一日能够发布一版全球10米甚至5米的开源DEM——当前,国家资源三号立体测绘卫星已发射3颗,陆地探测一号L波段干涉雷达星也上天了——已经具备一定的条件。
同时,也想提醒大家,开源DEM的使用还存在很多“坑”,包括椭球高和大地高、水平和垂直精度、异常值的处理等等。
转自:“测绘学术资讯”微信公众号
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