【摘 要】
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资源三号卫星是中国第一颗民用立体测绘卫星,填补了中国立体测图领域的空缺,基于资源三号卫星影像生成的数字高程模型产品（以下简称“ZY-3DEM”）精度评价成为一个重要的研究问题,尤其针对境外无高精度控制点区域。ICESat-2测高数据为境外缺少高精度地面控制点的DEM数据精度验证提供了可能,ASTER GDEMV3、ALOS AW3D30和SRTM1 DEM是精度比较高且覆盖范围较广的三种开源DEM
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资源三号卫星是中国第一颗民用立体测绘卫星,填补了中国立体测图领域的空缺,基于资源三号卫星影像生成的数字高程模型产品（以下简称“ZY-3DEM”）精度评价成为一个重要的研究问题,尤其针对境外无高精度控制点区域。ICESat-2测高数据为境外缺少高精度地面控制点的DEM数据精度验证提供了可能,ASTER GDEMV3、ALOS AW3D30和SRTM1 DEM是精度比较高且覆盖范围较广的三种开源DEM数据（以下简称“三种开源DEM数据”）,目前主要用这三种开源DEM数据开展研究。但由于ICESat-2/ATL08点数据分布不均匀也不能全覆盖,所以在缺少高精度验证资料的境外典型地貌区域,依托全球可利用、可共享的多源航天影像数据和公共地理信息产品数据开展ZY-3DEM精度验证是可行的方法,对ZY-3 DEM在今后的广泛应用奠定了基础。本文在亚洲、欧洲和大洋洲选取平原、高原和山地三种境外典型地貌为研究区,利用ICESat-2/ATL08数据验证三种开源DEM数据在研究区域的精度,在每个研究区选择精度最高的开源DEM数据作为参考DEM,基于等高线套合和地形剖面图,在宏观上评价ZY-3 DEM对地形的表达能力,以ICESat-2/ATL08数据为假定真值,根据在不同研究区总体标准差的90%、95%和99.73%置信水平下的置信区间误差范围,不同坡度、坡向以及地表覆盖类型对ZY-3 DEM的数据高程精度做出综合评价,并根据评价结果对精度较差区域的模型误差进行修正。研究结果表明:（1）ZY-3 DEM的高程精度在海拔高的山脊和山谷位置相对于参考开源DEM的高程精度有较小的偏差,在地表沙漠覆盖的高原和平原研究区对一些细致地形不能精确表达。从整体上来说,ZY-3 DEM与参考开源DEM的等高线和地形剖面曲线能较好地吻合,可以较好地表达地形。（2）ZY-3 DEM在平原研究区整体高程精度优于总体标准差6m的置信水平为90%的置信区间（5.08m,7.37m）误差范围,在高原研究区整体高程精度优于总体标准差10m的置信水平为90%的置信区间（8.47m,12.28m）误差范围,在山地研究区整体高程精度满足总体标准差13m的置信水平为90%的置信区间（11.02m,15.97m）误差范围。在坡度因子影响下,高程中误差与坡度之间存在非线性关系,在山地研究区模型拟合R~2分别为0.9722、0.9887和0.9610,高原研究区模型拟合R~2分别为0.9220、0.9922和0.9297,平原研究区模型拟合R~2分别为0.4128、0.5523和0.8631,可见在山地模型拟合准确度最高,其次是高原,在平原模型拟合精度最低,说明坡度对ZY-3DEM高程精度在山地的影响最大,在高原和平原研究区影响较小,中误差在±5m左右浮动;亚洲研究区坡度大于35°时,ZY-3 DEM在山地高程误差为12m,在高原为18.01m,山地精度优于高原,欧洲研究区坡度小于0.5°时,在山地中误差为4.99m,高原中误差为7.67m,山地精度优于高原,大洋洲研究区坡度小于35°时,高原平均误差为2.86m,平原平均误差为3.23m,高原精度高于平原。在坡向因子影响下,高程中误差与坡向之间没有很强的相关性,但ZY-3 DEM在每个研究区坡向上的误差分布均满足总体标准差的置信水平为99.73%的置信区间误差范围。不同地表覆盖类型下,ZY-3 DEM在植被覆盖范围、地形复杂山地的裸地和冰川积雪覆盖范围内误差较大,均大于10m,误差最大值为18.47m,出现在喜马拉雅山脉的林地覆盖范围内,在湿地、水体、人造地表以及高原和平原裸地的精度较好,误差均小于5m。（3）高程精度质量评价结果显示在喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山脉的精度表现较差,经点面配准模型修正后,喜马拉雅山脉和阿尔卑斯山脉中误差分别降低了3.36m和6.67m,经反距离加权插值修正后两个研究区中误差分别降低了8.90m和3.27m,经克里金插值修正后两个研究区中误差分别降低了2.25m和2.71m,相比之下,点面配准模型和反距离权重插值修正效果较好。
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