上篇介紹了ETOPO和(hé)GTOPO30兩問報個(gè)全球DEM數據産品家族，作為最早的朋見全球DEM數據産品，受制于當時的數據獲取手段，均采物為用已有數據源彙集編制的生産方法，在高程系統一緻性、獲取時間不明一緻性、分辨率、精度評價、更新等幾個(gè)方面存商頻在或多或少(shǎo)的問(wèn)題。随着衛星遙感技術(shù)草爸的發展，獲取全球範圍一緻質量的高分辨率數字高程數據成為可(kě)能報校。目前應用最廣泛的免費高分辨率全球DEM數據均采愛如用衛星遙感技術(shù)獲取和(hé)生産，同時，可道衛星遙感技術(shù)也成為了生産全球大區域覆蓋、高質量DEM數據的主要數她生據源獲取技術(shù)。本篇和(hé)大家理們一起走進基于衛星遙感技術(shù)獲取全球DEM數據城唱這個(gè)領域。

四大流派

基于衛星遙感技術(shù)獲取全球DEM數據的系統類型主要有以下(xi請鐘à)四種：光學立體像對（Stereo Satellite Im購樹agery）、合成孔徑雷達（SyntheticAperture Radar）、火作雷達測高（Radar Altimetry）、激光學畫測高（Laser Altimetry）

先看光學立體像對這一脈

基于光學立體像對獲取高程數據的衛星遙感系統曆史最為悠唱地久、也是目前應用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的大區域DEM數據獲取技術(問裡shù)系統。

          &工上nbsp;         &nbs道山p;       &nb爸場sp;

        &知動nbsp;     &nb務唱sp;        &農件nbsp;

 

提到光學立體像對獲取高程數據就不得不提起SPOT（Systeme機畫 Probatoire d’Observation de la畫著 Terre，簡稱SPOT，即地球觀測系統）。

     

SPOT衛星

     會照

SPOT衛星曆史悠久，二戰後被戴高樂(yuè)總統不金帶上巅峰的法國，僅晚于美國3年于1961年就成立了法國國家太空研件地究中(zhōng)心（Centre National d’Etudes Sp亮話atiales，簡稱CNES，美國國家航空好技航天局，即NASA，于1958年由艾森豪威爾總統主導成立），CNE費飛S在1986年發射了SPOT1星，1988愛通年就有研究人員基于跨軌道SPOT衛星像對數據成果提取了DE樂音M數據。這應該算是最早的基于衛星遙感光學立體像對物遠技術(shù)獲取DEM數據的實踐了，SPOT星座後續相繼有SPO數謝T2、SPOT3、SPOT4、SPOT5、SPOT6也熱以及2014年發射的SPOT7，SPOT系列衛星的數據産品目票哥前由空中(zhōng)客車(chē)國防航天公司（Airbus Defence離西 and Space）負責經營，對外提供基于SPOT5衛星的3她吃0m分辨率全球DEM數據産品Reference3D，AIRBU湖得S作為全球最重要的衛星遙感數據産品提供商(shāng)，還提供多種更高分辨媽車率的DEM數據産品，具體待下(xià)一城到篇介紹商(shāng)業(yè)DEM數據産品時學離再詳細介紹。

       

ASTER GDEM産品

    

聊完SPOT，下(xià)面介紹本篇的第黑輛一位主角ASTER GDEM，目前應用最廣的免費全球DEM數據産品之一，AST數黃ER是傳感器(qì)的名字，其全稱為先進星載熱發射和(hé)反射去鐵輻射計（The Advanced Spaceborne Th她得ermal Emission andReflection Radi物了ometer ，簡稱ASTER），于1999年12月(yu火書è)搭載NASAEOS系統旗艦衛星Terra升空，從2000年開始回傳數據電舞，ASTER是由美國國家航空航天局（NASA）、日本機要經濟産業(yè)省（METI）、日本航天局（Japan Space山鐵 Systems，成立于1986年，日本二北短戰後最輝煌的年代，可(kě)以看出航天領域的發展絕對和但計(hé)一個(gè)國家的整體實力成正比）媽拿。ASTER傳感器(qì)采集的是15m術快分辨率的同步光學立體像對，基于上述光學立體像對生産全球DEM數據ASTER影你 Global DEM，即ASTER GDEM。

NASA和(hé)METI于2009年6靜業月(yuè)28日共同發布了ASTER GDEM 件姐v1數據産品，并宣布向全球用戶免費開放下(xià)載使用。ASTE地服R GDEM v1采用全自動(dòng)的生産方式，并首創無控制舞會點絕對DSM數據生産方法，通(tōng)過一年的時間完成了ASTE志人RGDEM測試版本數據生産處理。

注：

傳統基于衛星光學立體像對生産DEM數據，必須提供具有高精明朋度水平和(hé)垂直坐(zuò)标的外部大地控制點以獲得要森絕對（地理參考）DEM；否則所獲得的數據都是相對看機DEM。由于改進了衛星星曆表和(hé)AS年事TER儀器(qì)的傳感器(qì)模型的位置信息，ASTER DEM自好能夠充分進行地理定位（具有絕對坐(zuò)标），無需外部控制點。這種方河家法有力提升了大量數據的處理效率，能夠滿足全球大面積DEM數據秒音生産處理的需求。

2011年10月(yuè)中(zhōng)旬，NASA和體草(hé)METI共同發布了ASTER GDEM v2版本，在v1的基礎之上，新增了26萬光學立體像對數據，主票視要用于改善覆蓋範圍、提升數據分辨率、提升水體掩模處理精确度。

2019年8月(yuè)5日，NASA和(hé)METI共科資同發布了ASTER GDEM v3版本，在v2的基礎之上，新增了36萬光學立體像對數據，主要用于減可子少(shǎo)高程值空白區域、水域數值異常。

伴随v3同時發布了一個(gè)新的全球數據産品：ASTER水體數據集（AS舞城TER Water Body Dataset，簡稱ASTWBD）北亮，每一幅ASTER GDEM數據都有對應的水體數妹這據，ASTWBE也是目前基本能夠覆蓋全球的唯一水體數據。

ASTER GDEM三個(gè)版本基本屬性表如(rú)下窗草(xià)：

 

 

v3版本數據在有效覆蓋範圍，高程精度方面有顯著提升，建議大家在應用研究中個這(zhōng)直接使用v3版本的ASTER 男亮GDEM數據産品。

ASTER GDEM對全球用戶免費開放下(xià)載使用，目前國内提供玩讀的下(xià)載源基本都是v1版本數據，建議大家直接下(xià)都數載v3版本的數據進行研究應用。NASA和(路一hé)METI提供的GDEx（The Global Data Exp冷費lorer）在2019年8月(yuè)6日已經關(裡內guān)閉

 

如(rú)果需要下(xià)載數據可(kě錢美)以直接訪問(wèn)LD DAAC直接下(xià)載分幅數據包廠請，這個(gè)是一個(gè)FTP服務器(qì)，注冊後可(kě)以直接分遠花幅下(xià)載，然後自己進行拼接即可(kě)。都技全球範圍一共22608個(gè)文(wén)件（沒有官方文(w低件én)檔提到的22912，目前不知原因）,共計373員新GB，如(rú)果大家有需要可(kě)以關(guān)議船注公衆号“空間數據研究所”，不超過一個(gè)省的話會校報直接發給大家，主要是網絡壓力有點大。

 

ALOS AW3D30産品

  

光學立體像對這一脈，除了上面給大家介紹的老前輩ASTER GD舊習EM，再給大家介紹一個(gè)目前質量非常不錯的新後醫行生，由日本宇宙航空研究所（Japan Ae這中rospace Exploration Agency，簡稱J風短AXA）打造的AW3D30，AW3D30背景很深。

  

先看數據采集部分，ALOS（Advanced Land Ob西電servation Satellite）是日本地球觀測衛星計劃低村的重要組成部分，于2006年發射，2011年失去動(dòng信山)力和(hé)通(tōng)信。ALOS共門廠搭載了三個(gè)傳感器(qì)：全色遙感立體測繪儀（PRISM），務路主要用于數字高程測繪；先進可(kě)見光與近紅外輻射計-2（來我AVNIR-2），用于精确陸地觀測；相控陣型L波段合成孔徑雷嗎在達（PALSAR），用于全天時全天候陸地觀測。

   

  

PRISM傳感器(qì)全球區域獲取光學立體像對數量分費快布如(rú)下(xià)

   

    

再看數據處理部分，JAXA基于PRISM（The Panch信上romatic Remote-sensing I月海nstrument for Stereo Map購她ping）傳感器(qì)采集的光學立體像對數據，同時開發了志年一個(gè)高速光學立體像對數據處理系統，每天處理2TB數據（2000幅我可），經過兩年多完成了全球範圍的數據共計300萬個是房(gè)場景的數據處理和(hé)驗證工作，于2016年對外暗相發布了AW3D産品，全球第一個(gè)5m分辨率的全球DSM産票做品（部分區域可(kě)提供0.5m、1m、友湖2m、2.5m等不同分辨率的DSM數據産品，這個(g校照è)确實牛，值得學習）。

   

 

經過全球範圍驗證，AW3D産品的高程誤差綠書全球範圍平均3.4m左右

   

 

AW3D産品是一個(gè)商(shāng)業(yè)産品，使用是需要付司多費的，根據日本和(hé)美國之間的約定全球免費DEM數據産品分辨率不得大于3著拿0m（此處為猜測，目前沒有看到具體的約定條款），采用重采樣技術(學為shù)基于AW3D生成了AW3D30，30m分辨率的全球DSM産品，向全球學年用戶免費開放下(xià)載使用。

   

        &nb學廠sp;         &n少謝bsp;      

   

從2016年開始，JAXA每年都會發布一個(gè)新版本的AW3D30産品裡舞，目前最新的是2019年4月(yuè)發布的服都AW3D30v2.2，其基本屬性如(rú)下(xià)。

   

      &nbs近電p;         &n機技bsp;       &金上nbsp;       &nb器車sp;       &nbs上鐘p;         妹女     動老         &nb謝體sp;      光去;

   

目前空間數據研究所已經完成AW3D30全球DSM數據下(xià)載和(hé)黃關拼接處理，全球範圍共計172GB左右（如(rú)果大家輛件有需要可(kě)以關(guān)注公衆号“空間數據研究所”，藍用不超過一個(gè)省的話會直接發給大家，主得高要是網絡壓力有點大），整體效果如(rú)下(xià)書的

       

     裡民         &靜看nbsp;      風廠   

    

原始數據如(rú)下(xià)

    

        &窗微nbsp;     &n唱腦bsp;         &nb件冷sp;   

     

聊完全球免費DEM數據江湖光學立體像對一脈的兩大派系，下(x做熱ià)面接着和(hé)大家聊合成孔徑雷達這一脈。

   

合成孔徑雷達

合成孔徑雷達（SyntheticAperture 玩她Radar，簡稱SAR），屬于一種微波成像雷達，是一種主動(一笑dòng)遙感技術(shù)，目前廣泛用于獲取數字高程數據。基于合成孔徑雷達花照雷達數據提取DEM數據主要有兩種方法：雷達攝影測量事兵（Radargrammetry），SAR幹涉測量（SAR朋坐 Interferometry）。

雷達攝影測量與光學光學立體像對類似，利用可行雷達回波成像獲取光學立體像對，進而獲取DSM數據，始于20世紀7技市0年代的機載雷達，20世紀80年代NASA開始提供航天成像雷達（Shutt站月le Imaging Radar，簡稱SIR）數據，20世見個紀90年代初歐洲發射了ERS-1（The靜鄉 First European Remote Sensing Satellit金刀e）,開啟了衛星雷達攝影測量時代。

SAR幹涉測量是一種利用雷達返回信号中(zhōng)的煙子相位信息的技術(shù)，通(tōng)過測量每個(g黑視è)像素的雷達回波之間的相位差，然後執行互相關(guā得小n)來生成相位差“圖像”，相位差圖像中(zhōng)的輪廓黃行對應于地形高度的輪廓，再結合平台位置和(hé)姿态信息、控花拍制點将相位差轉換為地形高度，最終獲取DEM。SAR幹涉測量通(tōng)常被稱服些為IFSAR，也稱為InSAR。

2000年2月(yuè)11日，NASA和(hé)NG窗日A合作發起航天飛機雷達地形測量任務（The Sh年計uttle  Radar Topography M音技ission，簡稱SRTM），在NASA航天飛機上搭載S站生IR-C/X-SAR雷達成像設備，進行了11天的數據民開采集任務，獲取了全球80％的陸地（北緯60度和(hé)南緯56度但做之間的所有陸地區域）的幹涉數據，随後通(tōng)頻外過SAR幹涉測量法生産了SRTM數據産品，這一項目內街不僅為後續基于SAR幹涉測量方法的全球DEM數據生産奠定了至關(上聽guān)重要的基礎，同時也産生了大名鼎鼎的全球章了DEM數據SRTM。下(xià)面就給大家介紹合成孔徑雷達一脈的扛人高把子(zǐ)SRTMGL。

   

SRTMGL産品

基于NASA航天飛機雷達成像設備獲取原始數據後，NASA噴氣推進實驗室（Jet窗亮 Propulsion Laboratory，簡稱JPL）設計開發線西了SRTM數據處理系統GDPS（SRTM Ground Data P你議rocessing System，簡稱GD少件PS）用于處理SRTM數據，并制定了宏大的數據産品計劃

      路北        &n好為bsp;     &n拍好bsp;   

   

為了趕在ASTERGDEM産品發布之前對外公布基于遙感技算這術(shù)的全球高分辨率DEM數據産品，國匠NASA JPL 2000年就發布了SRTM v1版本，雖然隻相吧是完成了部分産品，但仍然站(zhàn)在了基于遙感技術(shù)獲取就北全球DEM數據技術(shù)和(hé)行業(yè)的最前離西端。

随後，NGA開始接手SRTM數據的處理工作，于2006年完成了作美所有規劃産品的生産，正式對外提供全面的SRTM DEM v2坐看版本數據，根據規定，在美國領土(tǔ)範圍内免費提供1筆制 arc-second（30m）分辨率的SRTM DEM數據，其他電紙區域可(kě)以免費獲取3 arc-second（90m）和(hé)30a錢票rc-second（1000m）分辨率的SRTM說南 DEM數據（USA傳統做法，占據某一領域最前沿，刀行然後開始打壓其他國家在該領域的發展，并同時保持自己在該領域的絕對畫能領先）。

為了繼續保持在全球DEM數據領域的領先，NAS家雨A借助最新的項目MEaSUREs （Making Eart裡慢h System Data Records for Use in Resear門下ch Environments）着手升級SRTM DEM數據票下産品，這次升級工作又回到JPL手中(zhō章個ng)，JPL接手後先對數據錯誤進行了修正，發布了v2.1版本，随後發大招，遠這融合ASTER GDEM v2、USGS 哥妹GMTED2010、USGS NED（Nationa輛跳l Elevation Dataset）數據，于201姐廠5年10月(yuè)發布了SRTM Plus即v3版數弟本産品，SRTM Plus所有數據向全球用戶免費開放下(xià)載使用，包括她照SRTMGL1、SRTMGL3和(hé)兒車SRTMGL30三種不同的分辨率的全球DEM數據産木年品，其基本屬性如(rú)下(xià)

          &nb妹舊sp;          愛子;       &n去那bsp;          月亮         &nb家白sp;         &nbs影風p;     從離;

    

目前空間數據研究所已經完成SRTMGL1 v3全球D樂一SM數據下(xià)載和(hé)拼接處理，全球中我範圍共計129GB（如(rú)果大家有需要可(kě)以關(guān)注公金了衆号“空間數據研究所”，不超過一個(gè)省的話會直接發給大家答道，主要是網絡壓力有點大），整體效果如(r化匠ú)下(xià)

  

       慢分        個身;         &nb少著sp;

原始數據如(rú)下(xià)

   

        嗎離      &nb數鐵sp;      &n店東bsp;   

  

X頻段陸地合成孔徑雷達衛星

合成孔徑雷達這一脈由SRTM打下(xià)江山，但畢木兵竟是上世紀的技術(shù)和(hé)成果了，不僅無法PK ALOS 個報AW3D這樣牛哄哄的産品，甚至面對ASTER農民 GDEM v3這樣的老樹(shù)新花(huā)都有點有心無力。門志

首先，德國人看不下(xià)去了（因為德國2000年就參與了SRTM項目，兒亮在NASA的航天飛機上搭載了X頻段的雷達用于獲取能購高分辨率的DEM數據，也算是合成孔徑雷達這一脈的老前輩了），于是由德國航空航天我自中(zhōng)心（Deutsches Zen要這trum für Luft- und Raumfah街見rt，簡稱DLR）和(hé)EADS Astrium合作是錢，于2010年啟動(dòng)了TanDEM-X項目，扛起S新市AR幹涉測量的大旗，基于TerraSAR-X衛知聽星平台，開啟SAR幹涉測量生成全球DEM數據的新時代。

2007年6月(yuè)15日TerraSAR-X衛星在俄羅斯發射升空，希望來在TerraSAR-X能給我們帶來更好的全球DEM數據産品。

       兵海      慢什;        &紅又nbsp;

      我船 

雷達測高

嚴格來講，雷達測高不屬于全球DEM數據這個(gè)江湖大商，因為雷達測高最初設計目标主要用于測量海面高他機度和(hé)冰蓋地形。目前也被用于在陸地區域雜訊獲取分幅高程數據。目前應用較為廣泛的雷達測高平台有E計話RS（EuroPean Remote Sensing Sateillt土哥e）和(hé)Envisat（2002年發射升空，2012年行但失去通(tōng)信），平台上的雷達高度計儀器(qì)近相收集的數據有力推動(dòng)了大面積地形應用中(zh志服ōng)雷達測高方案的應用，鑒于其但提供的高垂直精雪話度數據，可(kě)用于驗證或檢查其他大面積海拔數志頻據集的質量），另外主要用于在格陵蘭島（最近特朗普要從丹麥買的那個(gè)島）請民和(hé)南極洲生成更新高質量的DEM。除了陸地地形，雷達高度計數據已成功處吃民理用于繪制海洋水深測量圖，這些測深數據已與SRTM30的土(呢關tǔ)地數據合并，生成覆蓋陸地和(hé)海洋的文得全球高程數據集。

激光測高

和(hé)雷達測高一樣，激光測高也不屬于全球DEM這個(gè)江湖。激光見很測高法，通(tōng)常稱為LiDAR，同樣是一種主動(他東dòng)的遙感技術(shù)，能夠用于獲取厘米級垂直精度的高程數據。攜帶地術理球科學激光高度計系統（GLAS）的ICESat平台于2003年發射，并在大部分車廠地區收集了LiDAR數據（約70米分辨率），覆蓋全球陸地表面（南北緯86度老讀）。由于激光測高所提供的高垂直精度，GLAS吧店的主要任務是收集重複地形測量值以監測極地紅日冰蓋，目前這一任務已成功完成。

ICESat平台獲取的高精度高程數據目前也用于低書開發高質量的南極洲DEM數據。除了極地監測的主要任吧會務目标外，ICESat平台獲取的高精度高程數行商據已被證明可(kě)用作驗證其他全球DEM源數據的參分生考控制數據，特别是SRTM DEM數據産品。

免費全球DEM數據産品綜述

本篇和(hé)大家分享了三個(gè)全球DEM數據産品：文城ASTER GDEM、ALOS AW3D30、門藍SRTM Plus，他們整體可(kě)以分為兩類：基于衛星遙感光學光學立體們不像對技術(shù)獲取的全球DEM數據，基于衛星遙感雷達測量技術(shù)獲取近廠的全球DEM數據。

 

首先，在具體的研究應用過程中(zhōng)，首先山都需要了解兩類全球DEM數據的特性，然後根據應用場景來确定采用哪一個(gè)微樂全球DEM數據産品。數據空洞可(kě)能是影響DEM使用的懂又主要特性。

對于SRTM Plus而言，數據空洞主要是由于雷達信号與陡峭的地形相互作用下相（從而導緻陰影，縮短(duǎn)或停留）以及水或沙子(快開zǐ)等光滑表面不能反射足夠的能量造成的。根那近據具體的應用場景區域地貌特征和(hé)對DEM數話黑據連續性的要求來決策是否可(kě)以使用SRTM Plus。

對于ASTER GDEM、ALOS AW3D30來說，數據空洞主要出現在無小費法從獲取的光學立體像對中(zhōng)獲得可(kě)靠高家答程信息的區域，通(tōng)常最主要是由于長時間雲層覆靜鐘蓋導緻。

其次，兩類全球DEM數據都屬于DSM，而非DEM，即高程值中兵暗(zhōng)包含樹(shù)木或建築結構的高度，不是研究唱有區域的裸地面高程，這一點需要特别注意，尤其是在建築物密業了集的城市區域或樹(shù)木集中(zhōng)錯算的林區，如(rú)果研究應用場景需要裸地面高程，則這商農兩類全球DEM數據均不能滿足。因此，USGS才下(xià)定決心搞了一個(g術對è)GMTED2010，全球多分辨率地形高程他日數據2010模型，上篇已做介紹。全球DEM數據介紹（上）

注

目前GPS系統給出的高程值均為大地高，即地面點到GPS系統參考橢球的高度值，全匠拍球各個(gè)國家基本采用正高或正常高作為高程高車值，因此無法直接使用GPS系統獲取可(kě)用的高程值。

最後，就三個(gè)免費全球DEM數據産品而言，SRT讀煙M Plus具有最好的垂直精度，ASTER GDEM具有最大的覆蓋器空區域，ALOS AW3D30具有最好的數據現時小商性。下(xià)面是關(guān)于三個(gè)免遠銀費全球DEM數據的屬性對照表

  

    

       

計劃通(tōng)過三篇文(wén)章來介紹全球DEM數車關據産品：

上篇 主要介紹DEM的基本概念，高程值測量系統與主男湖要組件概念，如(rú)高程系統、大地水準面、正高、大地高等内容，高樂男程數據精度評價指标，全球DEM數據的緣起和(hé)發展概覽，呢聽介紹兩個(gè)最早發展的全球DEM數據産品家族：ETOPO系列、學書GTOPO系列。

中(zhōng)篇 主要介紹其餘免費的全球DE妹你M數據産品，免費全球DEM數據産品的獲取方式火資介紹，并對所有免費全球DEM數據産品做整體對比分析謝舊。

下(xià)篇 主要介紹目前商說服(shāng)業(yè)公司提供的全球DEM數據産品，并對所有商(shān女朋g)業(yè)全球DEM數據産品做整體對比分析。

本文(wén)轉載自：空間數據研究所    &nb資什sp;    作者：&nbs到銀p;aoimap