地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (3): 370-378.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190658
收稿日期:
2019-11-05
修回日期:
2019-12-25
出版日期:
2020-03-25
发布日期:
2020-05-18
通讯作者:
赵尚民
E-mail:zhaoshangmin@tyut.edu.cn
作者简介:
赵尚民(1982— ),男,河南洛阳人,博士,副教授,主要从事数字地形地貌与生态环境遥感研究。E-mail:zhaoshangmin@tyut.edu.cn
基金资助:
ZHAO Shangmin1,*(), CHENG Weiming2, JIANG Jingtian3, SHA Wenjuan4
Received:
2019-11-05
Revised:
2019-12-25
Online:
2020-03-25
Published:
2020-05-18
Contact:
ZHAO Shangmin
E-mail:zhaoshangmin@tyut.edu.cn
Supported by:
摘要:
全球开放DEM数据为数字地形分析提供了重要数据源。与已有的全球开放DEM数据相比,资源三号卫星具有更高的空间分辨率、更大的覆盖范围和更好的现势性。将资源三号卫星生成的DEM数据与全球开放DEM数据进行误差对比则为基于资源三号卫星的全球DEM数据研制提供科学依据。本文以山西省中部太原市为研究区,基于高精度激光点云数据生成DEM为参考数据,对资源三号卫星影像生成的DEM数据与全球典型的开放DEM数据(AW3D30、SRTM1和ASTER GDEM)的误差进行了对比分析,并获得了其在不同坡度等级下绝对误差与相对误差的平均值、平均绝对值、均方根值和标准偏差值。研究结果表明:① 4种DEM数据的误差分布均具有较好的对称性。同时,平均误差接近于0 m,SRTM1和ASTER GDEM数据更是如此。因此均方根误差值与标准偏差值近似一致;② 资源三号DEM具有最高的精度,误差最小(均方根误差4.6 m)。其次为AW3D30数据(均方根误差5.6 m)和SRTM1数据(均方根误差8.8 m)。ASTER GDEM数据误差最大(均方根误差12.6 m),精度最差;③ 资源三号DEM、SRTM1和ASTER GDEM数据的误差均随坡度的变大而增大,而AW3D30数据误差随着坡度增加呈现先减小后增大的趋势。总体上,与其他3种DEM数据相比,资源三号DEM在所有坡度范围均具有最小的误差值。
赵尚民, 程维明, 蒋经天, 沙文娟. 资源三号卫星DEM数据与全球开放DEM数据的误差对比[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 370-378.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190658
ZHAO Shangmin, CHENG Weiming, JIANG Jingtian, SHA Wenjuan. Error Comparison among the DEM Datasets Made from ZY-3 Satellite and the Global Open Datasets[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 370-378.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190658
表2
4种DEM数据绝对误差在不同坡度等级下的ME、MAE、RMSE和STD值"
DEM数据 | 坡度/° | 0~2 | 2~7 | 7~15 | 15~25 | 25~35 | >35 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
(控制点数量/个) | (45 259) | (37 131) | (16 301) | (37 594) | (22 065) | (23 936) | |
ME | 资源三号DEM | 1.5 | 1.1 | 0.7 | 1.0 | 1.2 | 1.3 |
AW3D30 DEM | 2.3 | 1.8 | 1.2 | 4.6 | 2.1 | 3.0 | |
SRTM1 DEM | 1.1 | 1.0 | 0.1 | -0.0 | 0.4 | 1.3 | |
ASTER GDEM V3 | 1.0 | -0.0 | -0.7 | 0.4 | 1.8 | 3.3 | |
MAE | 资源三号DEM | 2.3 | 2.3 | 2.5 | 2.9 | 3.3 | 3.9 |
AW3D30 DEM | 3.1 | 2.7 | 2.8 | 3.6 | 4.4 | 5.6 | |
SRTM1 DEM | 2.5 | 3.5 | 5.4 | 6.8 | 8.0 | 10.1 | |
ASTER GDEM V3 | 7.0 | 7.1 | 8.6 | 9.9 | 11.3 | 12.6 | |
RMSE | 资源三号DEM | 3.7 | 3.7 | 4.1 | 4.6 | 6.0 | 5.9 |
AW3D30 DEM | 5.5 | 4.4 | 4.1 | 4.9 | 6.2 | 8.3 | |
SRTM1 DEM | 3.8 | 5.5 | 7.6 | 9.2 | 10.9 | 15.4 | |
ASTER GDEM V3 | 9.5 | 9.7 | 11.4 | 13.0 | 14.9 | 18.4 | |
STD | 资源三号DEM | 3.4 | 3.5 | 4.1 | 4.5 | 5.9 | 5.7 |
AW3D30 DEM | 5.0 | 4.1 | 3.9 | 4.6 | 5.8 | 7.8 | |
SRTM1 DEM | 3.6 | 5.5 | 7.6 | 9.2 | 10.9 | 15.3 | |
ASTER GDEM V3 | 9.5 | 9.7 | 11.4 | 13.0 | 14.7 | 18.1 |
表3
4种DEM数据相对误差在不同坡度等级下的MAE和RMSE数值"
DEM数据 | 坡度/° | 0~2 | 2~7 | 7~15 | 15~25 | 25~35 | >35 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
(点对数量/对) | (198 276) | (119 526) | (87 624) | (121 341) | (118 908) | (80 882) | |
MAE | 资源三号DEM | 1.8 | 2.1 | 2.8 | 3.1 | 3.5 | 4.2 |
AW3D30 DEM | 2.3 | 2.5 | 3.2 | 3.9 | 4.6 | 6.0 | |
SRTM1 DEM | 2.2 | 3.5 | 6.0 | 7.4 | 8.7 | 11.2 | |
ASTER GDEM V3 | 5.6 | 6.3 | 8.2 | 9.8 | 11.4 | 13.6 | |
RMSE | 资源三号DEM | 3.2 | 3.6 | 4.3 | 5.2 | 5.9 | 6.3 |
AW3D30 DEM | 4.4 | 4.2 | 4.6 | 5.3 | 6.4 | 8.8 | |
SRTM1 DEM | 3.5 | 5.8 | 8.6 | 10.1 | 11.9 | 16.3 | |
ASTER GDEM V3 | 7.7 | 8.7 | 11.1 | 13.0 | 15.0 | 18.5 |
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