SRTM数据在重力勘探中的分析和应用(研发中心).ppt

1、SRTM数据在重力勘探中的分析和应用,东方地球物理公司综合物化探事业部 2008年1月,汇报人：张精明,重力勘探是非地震勘探中最普遍和最重要的方法之一，随着国际和国内勘探市场的不断拓展，尤其是国际勘探项目，测量基础资料相对较为匮乏，部分施工区域交通困难，地表条件复杂，故对项目的投标报价、工期预测、队伍组织、生产安排、后勤供应和风险评估等方面造成一定的难度。 随着网络的普及和测绘技术的迅速发展，公开SRTM数据为重力勘探测量带来了新活力。,前 言,主要内容,一、SRTM概述二、采用的基准和精度三、SRTM数据的精度评定和分析四、在重力勘探中的应用五、结束语,SRTM数据的产生,SRTM(Shut

2、tle Radar Topography Mission)，即航天飞机雷达地形测绘使命，2000年2月11日，美国“奋进”号航天飞机采用合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术，在短短11天内，成功获取了覆盖全球陆地表面80%以上的高分辨率地形数据，实现了迄今为止高精度的全球数字高程模型（DEM）的构建。 飞行时间： 222小时23分钟 飞行范围：北纬60度南纬56度 覆盖面积： 1.19亿km2 耗费资金： 3.64亿美元 数据处理：2年多 被誉为“与建立人类基因库相并列的伟大工程”,InSAR技术,合成孔径雷达干涉测量，即InSAR（Synthetic Aperture Radar Inte

3、rferometry），该技术诞生于20世纪60年代末，是用来提取地表三维和高程变化信息的一项先进技术，它通过建立传感器、轨道和地球模型之间的几何关系，利用雷达干涉数据导出的相位信息可快速大面积的获取高精度数字地形信息。 它为数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）的获取提供了一个全新的信息源，能够解决用常规手段非常困难或无法解决的诸多问题。 InSAR 技术是雷达遥感的最新研究方向，也是遥感和摄影测量学科的前沿。,SRTM数据的精度表示方法,SRTM数据精度有1弧秒（arc-second）和3弧秒两种，称作SRTM1和SRTM3,或者称作SRTM30M和SRTM9

4、0M数据。 SRTM1精度的数据是将1度的面积分成了36003600个小区域，每一个小区域的大小是1弧秒(约3030米的面积)。 SRTM3精度的数据是将1度的面积分成了12001200个小区域，每一个小区域的大小是3弧秒( 9090米)。 任何一个小区域只有一个数值代表该区域的中心的海拔高程，其余区域的高程数值都是通过该区域本身的一个高程数值以及相邻区域的高程属性值作距离加权差分计算的。相对而言，划分的区域面积越少，海拔的精度就越高。 SRTM1数据目前只限美国本土使用，SRTM3免费数据已经覆盖全球。,SRTM数据全球涵盖图,中国境内SRTM数据涵盖图及编号,数据格网:5050;数据文件:

5、SRMT_X_Y.ZIP X=(东半球经度+180)/5取整; Y=(60-北半球纬度)/5取整。,全球SRTM90数据快速查询,利用SRTM90快速查询文件号KMZ文件在GooglEarth中查询,SRTM3数据下载地址： ,主要内容,一、SRTM概述二、采用的基准和精度三、SRTM数据的精度评定和分析四、在重力勘探中的应用五、结束语,基准和精度,SRTM数据包括平面位置和高程数据两种信息。 坐标系统：WGS-84 高程系统：EGM96 平面绝对精度20m 高程绝对精度16m 由于采用一致的基准与精度，有利于不同数据的整合。,SRTM高程数据用

6、于测图的精度要求,SRTM高程精度不能单纯地与地形图上高程数据进行比较，还需考虑对应地图的比例尺。 覆盖中国全境的SRTM高程数据基本相当于1:20万左右的地形图数据。,主要内容,一、SRTM概述二、采用的基准和精度三、SRTM数据的精度评定和分析四、在重力勘探中的应用五、结束语,DEM精度评定方式 平面精度和高程精度分开评定； 两种精度同时评定。 对于后者，两种精度的获取必须同时进行。在实际应用中，一般仅对DEM的高程精度进行评定。,DEM精度评定方法 检查点法 剖面法 等高线法 检查点法:就是事先将检查点按规格网或任意形式进行分布，对生成的DEM在这些点上进行检查。将这些点处的内差高程和实

7、际高程逐一比较得到各个点的误差，然后计算出中误差。 由于影响DEM精度的因素的多样性（主要有数据的采集误差和高程内差误差），在评定DEM的精度时，不仅要考虑DEM的单点误差，还要考虑DEM在不同地表条件下的整体形状，使整个DEM的形状和实际地形保持一致。,实例数据的对比和分析,为了探索SRTM数据在重力勘探实际生产中应用的可行性，以下分别针对国际和国内两个重力勘探项目的实测高程数据，同时顾及到该两个施工项目的地表条件具有较典型的代表性（峭壁林立的困难山区、人口与建筑物密集的城区和植被发育的林区）。利用检查点法的精度评定方法对SRTM数据精度进行对比和分析。,2005年伊朗Dezful重力勘探项

8、目,该测区地表条件复杂，由于峭壁林立（落差1779m），曾动用了直升飞机支持。 利用测区内1368个实测高程数据，通过和SRTM数据中提取出的相应点的高程数据进行了对比分析。,实测点位3D示意图,SRTM数据和EGM96模型的高程互差统计,统计表明： 96.4%的测点的高程互差在30m之内。 测点高程中误差mh11.28m（满足高程精度16m ）,伊朗Dezful项目结果分析,对单点误差较大的测点进行了分析： SRTM数据在大山区域，坡度较大的地形会使雷达影像的几何性较差，而且被向坡上雷达信号的回讯较弱。 尽管在SRTM任务飞行测绘过程中，为了以不同的角度进行数据采集观测，以填补因遮蔽造成的数

9、据资料空缺(对飞行范围内陆地有99.96%被一次覆盖，94.59%两次，49.25%三次，24.1%四次)，尽管如此，极个别小区域数据资料空缺仍不可避免。 3.6%的测点单点误差较大主要是由以上原因造成。,测区位于昆明市及周边区域，测区内人口、建筑物密集，周边区域多为山区，植被发育。用于对比的测点总计3050个。 GPS观测参考站采用了昆明市连续运行参考站CORS网络的6个站点，站点坐标的计算采用瑞士伯尔尼大学天文研究所研制的 Bernese软件，星历采用IGS跟踪站提供精密星历,从而保证了参考站坐标的正确性和可靠性。,2006年昆明大地水准面精化项目,昆明测区地形地貌图,SRTM和EGM96

10、模型的高程互差统计,统计表明： 99.5%的测点的高程互差在30m之内。 测点高程中误差mh5.7m （满足高程绝对精度16m ）,昆明项目结果分析,对于昆明大地水准面精化项目中，有99.5%的对比高程互差数据在30m范围之内，但仍对于极个别单点误差较大的测点也进行了分析： 依据雷达干涉测量的特性：SRTM地形DEM数据反映的是地表叠加了各类植被（如树木）和人工建筑物（如高楼等）的高程。该测区植被发育、建筑物密集。对于极个别单点误差较大的测点，这就很可能是各类植被和建筑物高度引起的原因。 再者，EGM96大地水准面模型的空间解析度本身仅有55km(0.5Deg)。在我国，EGM96模型精度自身

11、就缺乏可靠性检验，这也是值得考虑的另一方面。,对比分析结论,96%以上的SRTM数据的单点误差数值介于0-30m范围之内，该数据的整体形状能够和实际地形保持一致; SRTM数据精度完全满足且优于规范要求（高程精度16m）; 该数据的精度虽然还不能满足重力勘探中、远区地形改正的要求，但它具有现势性、可计算及可视化功能，而且成本低、操作简便。在重力勘探的野外实际生产中能起到很好的指导和借鉴作用。,主要内容,一、SRTM概述二、采用的基准和精度三、实例数据的对比和分析四、在重力勘探中的应用五、结束语,重力勘探的特点,工区覆盖面积大 项目运行周期快而施工期短 项目组人员和车辆少 大部分作业区域地表条件

12、复杂 主要以徒步作业为主,SRTM数据应用领域,在实际生产应用中，SRTM数据结合卫星遥感影像图（全球范围的MrSID格式的GeoCover数据可供免费下载）或扫描的地形图等栅格图像，借助相关测量软件，无论对测量人员还是项目管理人员在项目投标报价、工期预测、工区踏勘、设计编写、生产安排、质量检查、人员调度和风险评估等方面，都起到了提高生产效率和节约成本的作用。,MrSid格式的GeoCover数据下载,下载地址： /mrsid/ 举例：N-45-30_2000.sid N表示北半球，UTM 45区，北纬30-35度。东西提供50km的富裕，南北提

13、供1km的富裕。,相关软件,关于遥感数据应用方面的国内外专业性先进软件有很多（如ArcGIS、MapGIS、MapInfo等），但OziExplorer(V3.95.4q)和GlobalMapper(v9.01)作为网络公开小型免费软件，具有界面友好、功能实用、简单易学等特点。深受测量技术人员和项目管理人员的青睐，在野外实际生产中值得推广和应用。,OziExplorer和GlobalMapper软件结合,OziExplorer软件的几点主要不足： 缺乏图层管理功能，从而难以实现图象套叠。 大范围卫星遥感数据合并速度太慢。 多图幅图象的拼接和校准效率低且不够精准。 以上主要不足GlobalMap

14、per中都可以实现，如果二者结合使用，功能将会更加强大。,主 要 功 能,可实现Mrsid格式的GeoCover数据的直接调用和多种栅格图像的校准工作； 支持Garmin和Magellan等常见系列型号的导航仪数据（航点、航迹和航线）的上传和下装工作； 实时捕获图像上任意位置的二维（或三维）坐标； 创建施工区域边界范围及相关文字说明备注； 封闭图形的面积计算和任意点间距离量取以及设计测点功能； 绘制坐标网格线和创建高程剖面图； 设计测区的最佳行进路线并创建航点、航线和航迹； 批量测线、测点的展绘和基本图形的绘制工作； 多视角察看测区三维立体效果图； 实现数字化功能； 提取DEM数据体上对应测点

15、的高程数据； 不同格式DEM数据体文件的转换 满足不同需求的图像文件打印功能； 多种图像文件（如扫描地形图，遥感影像图和DEM数据之间）的套叠功能。 生成丰富的技术报告和多媒体所需的图件；,GlobalMapper软件主界面,任意间距的等高线绘制,制作地形图(地名+踏勘路线+设计测点等),测点分布和生产安排,剖面分析及信息统计,测线(点)展绘及高程数据的提取,创建任意角度的3D视图,地形地貌,施工行进路线设计,SRTM数据和扫描地形图的套叠（设计书用图）,进行布格重力异常结合高程进行对比,质量检查案例,某地单点重力异常,对应重力异常点的高程,33-36,结合SRTM数据进行分析 地形影响较大,绝对重力值与高程成镜像关系,质量检查案例,OziExplorer软件