何維燦，蘇梓璇，武文嬌，趙尚民，王馨爽

(1.自然資源部陜西基礎(chǔ)地理信息中心，西安 710054；2.中煤航測遙感集團(tuán)有限公司，西安 710054；3.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，太原 030024)

0 引言

在推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)的大背景下，孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊作為“一帶一路”六大經(jīng)濟(jì)走廊中重要組成部分，對(duì)于推動(dòng)中印兩大市場更緊密連接，帶動(dòng)南亞、東南亞、東亞三大經(jīng)濟(jì)板塊聯(lián)合發(fā)展具有重大意義[1]。未來大量的國際性建設(shè)項(xiàng)目將集中在印孟緬地區(qū)[2]。針對(duì)該地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生產(chǎn)科研等一系列活動(dòng)，急需可靠的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)[3]。

國產(chǎn)資源三號(hào)立體測繪衛(wèi)星，能快速獲取大范圍區(qū)域立體像對(duì)，且精度較高[4-5]。基于資源三號(hào)的全球數(shù)字表面模型/數(shù)字高程模型(以下簡稱“ZY3-DSM/ZY3-DEM”)數(shù)據(jù)為國土資源調(diào)查、防災(zāi)減災(zāi)等工作提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。由于衛(wèi)星成像受限于多種因素，更高的空間分辨率并不等同于具有更好的精度，且精度具有明顯的空間分異特征[6-8]。當(dāng)前已有多種全球DEM產(chǎn)品[9]，對(duì)現(xiàn)有典型區(qū)域的資源三號(hào)DEM進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的精度評(píng)估，能有效促進(jìn)其正確的應(yīng)用、改進(jìn)與推廣。

目前，基于資源三號(hào)的DSM/DEM數(shù)據(jù)產(chǎn)品的研究區(qū)集中在國內(nèi)[10-12]，意在提升影像定位和DSM匹配精度，涉及境外的研究較少，且區(qū)域范圍有限[13-14]。其他全球DEM數(shù)據(jù)研究主要針對(duì)SRTM、Aster GDEM、Tan-DEM等國外的全球數(shù)據(jù)[15-24]。對(duì)DSM/DEM數(shù)據(jù)的精度評(píng)估主要利用精度較高的點(diǎn)狀數(shù)據(jù)(如實(shí)測GPS點(diǎn)、較大比例尺高程控制點(diǎn)和ICESat等雷達(dá)測高數(shù)據(jù)等)或以較高精度的DEM作為參考數(shù)據(jù)，研究DEM數(shù)據(jù)精度及在不同地形地貌因子、土地利用/覆蓋類型等誤差分布特征[25]。但是，這些研究大多關(guān)注絕對(duì)垂直精度，很少考慮DEM的相對(duì)精度。然而，對(duì)于DEM的某個(gè)格網(wǎng)而言，其值高于或低于其鄰域值都有可能引起DEM所表現(xiàn)的局部地貌失真，從而導(dǎo)致某個(gè)DEM數(shù)據(jù)雖然絕對(duì)垂直精度很高，但地貌表現(xiàn)能力較差。例如，正射糾正需要較高的絕對(duì)垂直精度，而數(shù)字地形分析和水文應(yīng)用分析中常用DEM進(jìn)行河網(wǎng)與流域劃分，需要利用鄰域分析算法確定鄰域內(nèi)高程相對(duì)關(guān)系計(jì)算流向。所以，絕對(duì)垂直精度和地貌變現(xiàn)能力是相輔相成的，在DEM的質(zhì)量分析中垂直精度應(yīng)和相對(duì)精度并重。

因此，本文以孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊中部典型區(qū)域?yàn)槔紫然赯Y3-DSM生產(chǎn)ZY3-DEM數(shù)據(jù)，然后利用ICESat/GLA測高數(shù)據(jù)對(duì)該地區(qū)的SRTM1 DEM和ZY3-DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行絕對(duì)垂直精度和相對(duì)精度的對(duì)比；最后基于坡度、土地利用類型分析其誤差分布狀況，從而得出SRTM1 DEM與ZY3-DEM之間的精度情況，為ZY3-DEM數(shù)據(jù)的應(yīng)用推廣提供一定的參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)覆蓋印度東北部主體及其鄰國邊境部分地區(qū)，區(qū)域面積約200 000 km2，地處喜馬拉雅山南麓、孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊中部，與中國、緬甸、孟加拉國和不丹接壤。其北部主要為阿薩姆平原，布拉馬普特拉河貫穿其間，兩岸地勢平坦；東部為納伽丘陵和若開山脈，主峰薩馬拉地峰，約3 800 m；西部地區(qū)為德隆高原，眾多山脈連成一體。研究區(qū)最大高程范圍接近4 000 m，北部地勢平坦，高程可達(dá)0 m以下，南部丘陵和山地地形縱橫，地形復(fù)雜多樣，為綜合分析DEM的誤差分布情況提供了充分條件。

1.2 數(shù)據(jù)源

本次研究采用的數(shù)據(jù)集主要包括ICESat/GLA數(shù)據(jù)、SRTM1 DEM數(shù)據(jù)、ZY3-DEM數(shù)據(jù)和全球地表覆蓋數(shù)據(jù)。

1)GLA數(shù)據(jù)。地學(xué)激光測高系統(tǒng)(geoscience laser altimeter system，GLA)是ICESat衛(wèi)星上搭載的主要用來測量冰蓋高和海冰的厚度、云層和氣溶膠的外形、陸地高程和植被的厚度等。GLA提供15種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其中GLAH 14是全球表面測高數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

本文使用的GLAH 14(以下簡稱GLA)數(shù)據(jù)，版本為V34，下載自美國冰雪數(shù)據(jù)中心(https：//nsidc.org/data/icesat/data.html)。其中，研究區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)采集時(shí)段為2003—2009年，約29萬個(gè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)分布如圖1所示。該數(shù)據(jù)平面定位精度約為20 cm，垂直定位精度約為14 cm，其高程精度受到地形變化的影響較小。

圖1 GLA14分布

GLA數(shù)據(jù)采用Topex/Poseidon橢球體，而SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)是采用WGS84(world geodetic system 1984)橢球體，本文參考相關(guān)公式將GLA大地高轉(zhuǎn)換到基于WGS84橢球體大地高。

2)SRTM1 DEM。SRTM DEM是基于陸地表面雷達(dá)影像，經(jīng)處理后得到的DEM產(chǎn)品，可以覆蓋60°N～56°S之間80%以上的陸地區(qū)域。SRTM DEM數(shù)據(jù)的空間參考為WGS84/EGM96，空間分辨率有90 m(SRTM3，3 Arc-Second)和30 m(SRTM1，1 Arc-Second)兩種，絕對(duì)高程精度為±16 m。本文采用SRTM1 DEM數(shù)據(jù)(http：//earthexplorer.usgs.gov)，并將SRTM1使用大地水準(zhǔn)面數(shù)據(jù)修正為大地高。

3)ZY3-DEM。ZY3-DSM是以資源三號(hào)衛(wèi)星立體影像為數(shù)據(jù)源，采用基于多基線、多匹配特征的地形信息自動(dòng)提取技術(shù)，經(jīng)快速粗差剔除和地形修復(fù)處理所生產(chǎn)的10 m格網(wǎng)分辨率產(chǎn)品。大地基準(zhǔn)為WGS84，高程基準(zhǔn)為WGS84大地高。高程精度分別為6 m(平地和丘陵)、10 m(山地)和13 m(高山地)。

資源三號(hào)衛(wèi)星在稀少控制點(diǎn)條件下，影像平面精度優(yōu)于3 m，高程精度優(yōu)于2 m，可滿足2.5萬測圖要求；在無控制點(diǎn)條件下，影像平面精度優(yōu)于6 m，高程精度優(yōu)于5 m。

ZY3-DEM數(shù)據(jù)基于ZY3-DSM生產(chǎn)獲得。生產(chǎn)過程中基于DSM采用顧及地表分類信息的智能點(diǎn)云濾波和泊松編輯方法[26]，結(jié)合立體精細(xì)修編和檢查等工作，其精度要求與DSM一致。

該數(shù)據(jù)成果平面定位精度達(dá)到優(yōu)于5 m，成果分辨率為10 m。因此，平面精度對(duì)山區(qū)地形高程檢核不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

4)全球地表覆蓋數(shù)據(jù)(GlobeLand30)。本文使用的地表覆蓋分類數(shù)據(jù)提取自GlobeLand30，其來源于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(https：//www.webmap.cn)，該數(shù)據(jù)集是全球地表覆蓋遙感制圖與關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目(863計(jì)劃)的重要成果。包含的主要地表覆蓋類型分別是耕地、森林、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪。

2 研究方法

2.1 絕對(duì)垂直精度計(jì)算方法

絕對(duì)垂直誤差即觀測值與真實(shí)值之差，在本研究中主要指DEM數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)點(diǎn)位GLA14高程值之差。為避免粗差的影響，首先，以GLA高程為參考值計(jì)算SRTM1和ZY3-DEM兩種DEM數(shù)據(jù)的垂直誤差；然后，以±50 m為粗差閾值，剔除對(duì)應(yīng)的GLA數(shù)據(jù)；最后，選取約27萬個(gè)點(diǎn)，用于DEM數(shù)據(jù)的精度評(píng)價(jià)。

2.2 相對(duì)精度計(jì)算方法

圖2 點(diǎn)對(duì)坡度算法示意圖

1)點(diǎn)對(duì)坡度。點(diǎn)對(duì)坡度即兩個(gè)高程點(diǎn)之間的坡度，其可以反映DEM數(shù)據(jù)的相對(duì)精度。如圖2所示，圖中黑色的圓點(diǎn)代表參考數(shù)據(jù)點(diǎn)，黑色和灰色的矩形代表DEM的兩個(gè)像元，可以通過比較兩個(gè)像元的坡度值與參考數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)坡度值的差值來分析DEM數(shù)據(jù)的相對(duì)精度，計(jì)算如式(1)所示。

(NearGLA-GLA)/D×100%

(1)

式中：NearGLA和GLA分別為相鄰點(diǎn)對(duì)或像元的高程值；D為距離?？紤]到SRTM1的分辨率和GLA的高程精度，按兩個(gè)像元的高程差大于1 m，距離介于60～500 m的條件對(duì)GLA點(diǎn)對(duì)進(jìn)行篩選，最終獲得約257萬個(gè)點(diǎn)對(duì)。

2)錯(cuò)誤的坡度方向比率(false slope ratio，F(xiàn)SR)。從圖2可以看出，DEM像元的點(diǎn)對(duì)坡度方向可能與GLA點(diǎn)對(duì)坡度方向一致，也可能相反。將DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)坡度方向與GLA點(diǎn)對(duì)坡度方向進(jìn)行比較，若方向一致則記為A，相反則記為B，統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤的坡度方向比率FSR，計(jì)算如式(2)所示。

(2)

FSR值域?yàn)?～100%，值越大，表示DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)坡度方向錯(cuò)誤率越高。

2.3 誤差評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了評(píng)價(jià)兩種DEM數(shù)據(jù)的精度，本文選取平均誤差(mean error，ME)、平均絕對(duì)誤差(mean absolute error，MAE)、均方根誤差(root-mean-square error，RMSE)和標(biāo)準(zhǔn)偏差(standard deviation，SD)作為指標(biāo)，分別對(duì)絕對(duì)垂直精度和相對(duì)精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中，平均誤差可以反映兩種DEM數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，平均絕對(duì)誤差可以防止平均誤差計(jì)算時(shí)正負(fù)相抵的情況，反映誤差的絕對(duì)大?。粯?biāo)準(zhǔn)偏差可以反映數(shù)據(jù)的離散程度，對(duì)于特大和特小誤差非常敏感；均方根誤差可以反映誤差的總體大小。

除上述指標(biāo)外，由于研究區(qū)地表覆蓋復(fù)雜、地形起伏顯著、坡度變化明顯，本文基于坡度和地表覆蓋類型分析SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的誤差分布情況，分級(jí)方法如下。

1)坡度。按0°～3°、3～8°、8～15°、15～25°和大于25°，將坡度分為五級(jí)。

2)地表覆蓋類型。按耕地、草地、林地、灌木地、人造地表和裸露地表分為六種類型。

3 結(jié)果分析

3.1 ZY3-DEM與SRTM1的絕對(duì)垂直精度分析

1)區(qū)域絕對(duì)垂直精度分析。GLA、SRTM1和ZY3-DEM的基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)，如表1所示。GLA的最大值與DEM數(shù)據(jù)各相差1 m；最小值與SRTM1較為接近，相差0.6 m，與ZY3-DEM相差較大，為2.1 m；平均值與ZY3-DEM相差較小，為2.6 m，與SRTM1小差較大，為3.7 m；標(biāo)準(zhǔn)差與DEM數(shù)據(jù)的差異較小，與ZY3-DEM僅為0.1 m，幾乎相等，與SRTM1差0.9 m。

表1 GLA與DEM數(shù)據(jù)集基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)

以GLA的高程數(shù)據(jù)為參考值，計(jì)算得到的SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的絕對(duì)垂直誤差如表2所示。可見，ZY3-DEM的四種參數(shù)統(tǒng)計(jì)值均小于SRTM1，ME和RMSE較SRTM1小1 m左右。研究區(qū)內(nèi)ZY3-DEM的絕對(duì)垂直精度要優(yōu)于SRTM1，且誤差分布更為集中。

表2 DEM數(shù)據(jù)集的絕對(duì)垂直誤差統(tǒng)計(jì) m

2)基于影響因子的絕對(duì)垂直精度分析。分別基于坡度分級(jí)和土地利用類型，對(duì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的絕對(duì)垂直誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3和表4。

表3 基于坡度的SRTM和ZY3-DEM絕對(duì)垂直誤差分布

表4 基于地表覆蓋類型的SRTM1和ZY3-DEM絕對(duì)垂直誤差分布

(1)基于坡度分級(jí)的絕對(duì)垂直精度分析?；谄露鹊腟RTM1和ZY3-DEM的誤差統(tǒng)計(jì)見表3。SRTM1的ME、MAE、SD和RMSE隨著坡度的升高而逐漸增大。在坡度小于3°時(shí)，ME、MAE、SD和RMSE值較小，分別為2.38 m、3.0 m、3.16 m和3.96 m；而坡度大于25°時(shí)，分別達(dá)到了7.0 m、9.34 m、10.14 m和12.32 m。ZY3-DEM的MAE、SD和RMSE值隨著坡度的升高也逐漸增大，其平均誤差整體上隨著坡度上升而升高，但變化過程略有波動(dòng)。在坡度小于3°時(shí)，ME、MAE、SD和RMSE值較小，分別為2.18 m、3.35 m、3.75 m和4.34 m；而坡度大于25°時(shí)，分別達(dá)到了3.73 m、6.89 m、8.32 m和9.11 m。在坡度小于3°時(shí)，SRTM1的四項(xiàng)誤差指標(biāo)略優(yōu)于ZY3-DEM；坡度在3°以上時(shí)，ZY3-DEM的四項(xiàng)誤差指標(biāo)均優(yōu)于SRTM1。在坡度大于25°，ZY3-DEM的均方根誤差較SRTM1小3.21 m。因此，兩種DEM數(shù)據(jù)的精度受坡度的影響較大，誤差隨著坡度的升高而增大。在坡度小于3°的平緩地面SRTM1精度較高，在坡度大于3°地區(qū)，ZY3-DEM精度較高。

(2)基于地表覆蓋類型的絕對(duì)垂直精度分析?；诘乇砀采w類型的SRTM1和ZY3-DEM的誤差統(tǒng)計(jì)見表4。

SRTM1的ME依次增大的順序?yàn)槁懵兜乇?、耕地、草地、灌木地、人造地表和林地，最小值?.74 m，最大值為4.88 m；表明ME隨著地物與地面的高差增長。ZY3-DEM的ME依次增大的順序?yàn)槁懵兜乇怼⑷嗽斓乇?、草地、耕地、林地和灌木地，最小值?.68 m，最大值為3.78 m。SRTM1的MAE依次增大的順序?yàn)楦?、裸露地表、人造地表、灌木地、草地和林地，最小值?.77 m，最大值為6.73 m。ZY3-DEM的MAE依次增大的順序?yàn)楦?、裸露地表、人造地表、草地、灌木地、林地，最小值?.25 m，最大值為5.54 m。SRTM1的SD和RMSE依次增大的順序?yàn)楦?、裸露地表、人造地表、灌木地、草地和林地，最小值分別為2.85 m和3.67 m，最大值分別為7.96 m和9.33 m。ZY3-DEM的SD依次增大的順序?yàn)楦?、人造地表、裸露地表、灌木地、草地、林地，最小值?.36 m和6.89 m；其RMSE依次增大的順序?yàn)槁懵兜乇?、耕地、人造地表、草地、灌木地、林地，最小值?.18 m和7.40 m。

整體上，SRTM1在耕地、人造地表和裸露地表的精度優(yōu)于ZY3-DEM，其MAE、SD和RMSE均小于ZY3-DEM，而在林地、草地和灌木地的精度低于ZY3-DEM。

3.2 SRTM1與ZY3-DEM的點(diǎn)對(duì)坡度精度分析

1)區(qū)域點(diǎn)對(duì)坡度精度分析。對(duì)兩種DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)坡度誤差計(jì)算后，發(fā)現(xiàn)其SD和RMSE在整個(gè)研究區(qū)和不同坡度等級(jí)幾乎相同。因此，只給出ME、MAE和RMSE的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如表5和表6所示。

表5 DEM數(shù)據(jù)集的點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì) %

SRTM1和ZY3-DEM的點(diǎn)對(duì)坡度ME相同，均為0.00%。ZY3-DEM的MAE和RMSE皆小于SRTM1，分別相差0.54%和0.8%。

2)基于影響因子的點(diǎn)對(duì)坡度精度分析。

(1)基于坡度分級(jí)的點(diǎn)對(duì)坡度精度分析?；诓煌露鹊燃?jí)計(jì)算得到的SRTM1和ZY3-DEM 數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì)值，如表6所示。

表6 基于坡度分級(jí)的點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì)

SRTM1和ZY3-DEM的ME在坡度25°以上時(shí)為負(fù)值，在其他坡度分級(jí)上全為正值。兩種DEM數(shù)據(jù)的MAE、SD和RMSE隨著坡度的增長都呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢。

ZY3-DEM的三項(xiàng)誤差統(tǒng)計(jì)指標(biāo)在不同的坡度等級(jí)上均優(yōu)于SRTM1，在坡度25°以上時(shí)差距最大，差值分別為0.09%、1.0%和1.42%。

(2)基于土地覆蓋類型的點(diǎn)對(duì)坡度精度分析?；诓煌恋馗采w類型計(jì)算得到的SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì)值，如表7所示。

表7 基于土地覆蓋類型的點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì)

SRTM1的點(diǎn)對(duì)坡度ME在林地和人造地表為負(fù)值，其他地區(qū)為正值；ZY3-DEM的點(diǎn)對(duì)坡度ME在耕地、灌木和裸露地表為負(fù)值，其他地區(qū)為正值。

SRTM1的點(diǎn)對(duì)坡度MAE、SD和RMSE隨著耕地、人造地表、裸地、灌木、草地、林地這一順序逐漸增大，最小值和最大值分別為0.80%、1.60%、1.60%和2.74%、4.28%、4.28%；

ZY3-DEM的點(diǎn)對(duì)坡度MAE、SD和RMSE隨著耕地、裸地、人造地表、灌木、草地、林地這一順序逐漸增大；兩種數(shù)據(jù)的SD與RMSE幾乎相同，誤差最大值都是在林地。ZY3-DEM在人造地表的誤差大于SRTM1，其誤差在其他地表類型中都小于SRTM1。

3.3 錯(cuò)誤坡度方向比率(FSR)對(duì)比

1)區(qū)域FSR對(duì)比分析。FSR的值從0到100變化，值越小，表示DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)坡度方向的錯(cuò)誤率越小；值越大，表示DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)坡度方向的錯(cuò)誤率越高?；谄露?、坡向和土地利用類型分別統(tǒng)計(jì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的FSR。

從表8中可以看出，全部點(diǎn)對(duì)的FSR統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，ZY3-DEM小于SRTM1，分別為9.47%和10.83%。

2)基于影響因子的FSR對(duì)比分析。

(1)基于坡度分級(jí)的FSR對(duì)比分析。利用全部的GLA數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)，根據(jù)坡度分級(jí)分別統(tǒng)計(jì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的FSR，結(jié)果如表8所示。

表8 FSR坡度分級(jí)統(tǒng)計(jì)

在各級(jí)坡度上ZY3-DEM的FSR均小于SRTM1，兩種DEM數(shù)據(jù)的FSR都隨著坡度的上升而逐漸較小。在坡度小于3°時(shí)，取得最大值，分別為21.6%和19.77%；在坡度大于25°時(shí)，取得最小值分別為4.51%和3.38%，最大值約為最小值的5倍。ZY3-DEM數(shù)據(jù)的FSR變化幅度略小于SRTM1數(shù)據(jù)，分別為17.13%和16.39%。

(2)基于地表覆蓋類型的FSR對(duì)比分析。利用全部的GLA數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)，根據(jù)土地利用類型分別統(tǒng)計(jì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)的FSR，結(jié)果如表9所示。

表9 FSR地表覆蓋類型分類統(tǒng)計(jì)

SRTM1和ZY3-DEM兩種數(shù)據(jù)的FSR都隨著林地、灌木地、草地、耕地、人造地表、裸露地表這一順序逐漸增大，最小值分別為6.88%和6.10%，最大值分別為46.70%和31.27%。除人造地表SRTM1的FSR小于ZY3-DEM之外，其他土地利用類型中SRTM1的FSR均大于ZY3-DEM。在裸露地表中兩種DEM數(shù)據(jù)的FSR差異最大，相差15.43%。

4 討論

相對(duì)于以往ZY3-DEM/ZY3-DSM的誤差分析研究，本研究具有如下特點(diǎn)。

1)本研究區(qū)數(shù)據(jù)覆蓋范圍廣闊，分析結(jié)果更能反映ZY3-DEM質(zhì)量特征。以往針對(duì)境內(nèi)或境外的研究區(qū)域主要集中在城市或者地區(qū)，研究范圍相對(duì)較小，只能反映局部特征，難以反映大區(qū)域質(zhì)量分布情況。本研究覆蓋范圍面積約20萬km2，地形涵蓋平原、丘陵和山地等區(qū)域，地貌類型連續(xù)且多樣，地表覆蓋類型豐富，能較為全面地反映DEM數(shù)據(jù)在不同坡度和地表覆蓋類型的誤差分布情況，為孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊在該區(qū)域的基礎(chǔ)信息獲取提供有效支撐。

2)利用境外區(qū)域ZY3-DEM與SRTM1 DEM數(shù)據(jù)在不同坡度和地表覆蓋類型作了較為全面的對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)ZY3-DEM的垂直精度除在坡度為0°～3°時(shí)略低于SRTM1 DEM，其他區(qū)域均表現(xiàn)較好，這可能與ZY3-DSM生產(chǎn)時(shí)的控制點(diǎn)選取方式有關(guān)。陳柏行等[27]對(duì)GLAS進(jìn)行糾正并分析了ZY3-DEM數(shù)據(jù)在中國、泰國-老撾地區(qū)和孟加拉國三個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的精度，其垂直精度分別約為3.5 m、8.1 m和7.9 m，在我國境內(nèi)精度明顯較高，主要?dú)w因于在我國境內(nèi)地面控制點(diǎn)更易獲得。陳銀等[28]對(duì)拉薩市城關(guān)區(qū)ZY3-DEM與SRTM1 DEM的質(zhì)量對(duì)比，認(rèn)為ZY3-DEM的質(zhì)量整體優(yōu)于SRTM DEM數(shù)據(jù)。趙尚民等[29]將覆蓋太原市的ZY3-DEM與其他全球DEM數(shù)據(jù)如ASTER GDEM、SRTM DEM、AW3D30作了不同坡度等級(jí)下的相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差對(duì)比分析，認(rèn)為ZY3-DEM質(zhì)量最優(yōu)，這是少有將ZY3-DEM與其他公開DEM數(shù)據(jù)的對(duì)比研究。

3)基于相對(duì)誤差(點(diǎn)對(duì)坡度和錯(cuò)誤坡度方向比率)和絕對(duì)垂直誤差，分析了ZY3-DEM數(shù)據(jù)在不同坡度和地表覆蓋類型的誤差分布情況。DEM數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤坡度方向比率在一定程度上反映了該數(shù)據(jù)的應(yīng)用能力，比如流向分析的準(zhǔn)確性等。趙尚民對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)誤差和絕對(duì)誤差分析是少有的研究，但其在相對(duì)誤差分析時(shí)僅考慮點(diǎn)對(duì)坡度，未考慮對(duì)錯(cuò)誤坡度方向比率進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，時(shí)相對(duì)DEM的數(shù)據(jù)質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生影響，故ZY3-DSM/ZY3-DEM也應(yīng)加強(qiáng)與目前公開的DSM/DEM數(shù)據(jù)，尤其是時(shí)相較新的AW3D30 DSM/DEM作質(zhì)量比較分析，并深入評(píng)價(jià)內(nèi)容、擴(kuò)展分析指標(biāo)，從而推動(dòng)其質(zhì)量的提升和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。

5 結(jié)束語

本文利用GLA的高精度激光測高數(shù)據(jù)，采取絕對(duì)垂直精度、相對(duì)精度(點(diǎn)對(duì)坡度和FSR)作為參數(shù)，對(duì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)在印度東北部地區(qū)質(zhì)量狀況、不同坡度等級(jí)和地表覆蓋類型的誤差分布情況進(jìn)行比較分析，可以得出以下結(jié)論。

1)在整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)ZY3-DEM的垂直絕對(duì)精度和相對(duì)精度均優(yōu)于SRTM1，ZY3-DEM質(zhì)量較好。垂直絕對(duì)誤差和點(diǎn)對(duì)坡度誤差的ME、MAE、SD和RMSE四項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)均反映出這一特征，ZY3-DEM和SRTM1的絕對(duì)垂直精度分別為6.3 m和7.4 m，點(diǎn)對(duì)坡度誤差分別為0.54%和0.8%，F(xiàn)SR分別為9.47%和10.83%。

2)除SRTM1的垂直精度在坡度小于3°的平坦地區(qū)高于ZY3-DEM之外，在其他坡度區(qū)域ZY3-DEM的精度均高于SRTM1。

3)兩種DEM數(shù)據(jù)的精度受坡度的影響較大。兩種DEM數(shù)據(jù)的垂直誤差和點(diǎn)對(duì)坡度誤差統(tǒng)計(jì)指標(biāo)(ME、MAE和RMSE)隨著坡度的增長都呈現(xiàn)出逐漸增大；而FSR與坡度等級(jí)的變化規(guī)律相反，這可能是坡度較小的地勢平坦地區(qū)DEM的點(diǎn)對(duì)的高差較小，輕微變化引起點(diǎn)對(duì)方向變化的概率較高，而在地形起伏較大的地區(qū)高差較大，因高程變化而引起點(diǎn)對(duì)坡度方向發(fā)生變化的概率較低。

4)兩種DEM數(shù)據(jù)的精度受土地利用類型的影響較大。除耕地區(qū)域外，ZY3-DEM的垂直絕對(duì)精度在不同地表覆蓋類型里均高于SRTM1；除人造地表區(qū)域外，ZY3-DEM的相對(duì)精度在不同地表覆蓋類型里均高于SRTM1。ZY3-DEM生產(chǎn)過程中，在耕地、人造地表中無明顯地物特征的區(qū)域，滿足精度的條件下可與DSM保持一致，從而導(dǎo)致覆蓋類型的精度依賴于原始DSM的質(zhì)量狀況。而SRTM1作為單一產(chǎn)品，通過濾波獲得DEM產(chǎn)品，故在相應(yīng)區(qū)域會(huì)更為平滑。

本文對(duì)SRTM1和ZY3-DEM數(shù)據(jù)精度及誤差分布情況進(jìn)行分析，可以為境外立體影像的采集、處理和DEM數(shù)據(jù)的生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。選用DEM數(shù)據(jù)時(shí)，不僅要考慮數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性，還應(yīng)考慮不同地形、地表類型等因素對(duì)DEM精度的影響。盡管ZY3-DEM數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性較好，數(shù)據(jù)精度較高，但在平坦地區(qū)SRTM1數(shù)據(jù)更為可靠。

當(dāng)前，ICESat-2衛(wèi)星測高數(shù)據(jù)已供開放下載(https：//nsidc.org/data/icesat-2)，其具有更高的精度、密度和現(xiàn)勢性，可為未來DEM快速生產(chǎn)和質(zhì)量測評(píng)提供更為有效的數(shù)據(jù)支撐。

DEM數(shù)據(jù)的垂直精度和相對(duì)精度具有相互獨(dú)立性，僅利用垂直精度并不能完整地評(píng)估DEM數(shù)據(jù)。因此，同時(shí)考慮垂直精度和相對(duì)精度對(duì)于DEM的精度評(píng)價(jià)及進(jìn)一步應(yīng)用研究具有積極意義。