遥感教程第11-10页

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The most ambitious effort to date to map much of the Earth's land elevations from space using radar interferometry was embodied in the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), flown as the main scientific experiment on STS-99 in February of 2000. Two NASA-JPL radar units, an L-band and a C-band, were mounted on a boom that extended 60 meters into space from the Shuttle cargo bay. The signals received are combined and analyzed using the interferometric method. The SRTM data have a 30 by 30 meter ground resolution and a vertical resolution that varies from 16 to 10 meters, depending on conditions. On the same mission, an X-band radar unit provided by the German DLR also gathered data that could be integrated with either or both JPL radars to add to the inputs needed to generate topographic profiles and maps. During the 10 day Shuttle mission, almost 80% of the land surface was covered, providing a near global topographic data base superior to any devised previously.


航天飞机雷达地形任务


对于那些从未研究或使用过地形数据集或地图的人来说,这可能是一个惊喜,因为他们知道大部分全球陆地表面(以及部分海底)都没有以粗(大值)等高线间隔绘制地图。在许多企业中,无论是民用的还是军用的,都非常需要以更近的间隔绘制更好的地图。因此,毫不奇怪,由于极地轨道飞行器和航天飞机的任务跨越了世界上大部分的陆地,卫星的地形测绘可以克服这一缺陷。在航天飞机领导的地理学家、制图师和其他专家的雷达测绘方面有经验,以倡导一项任务,该任务可以系统地绘制大型区域地形图,需要更详细的土地海拔数据。这样的任务,包括绘制良好和绘制不好的表面,将提供一个统一和一致的数据集,作为一个适合许多应用程序的数据库。

美国社会通过美国国家航空航天局(NASA)和一个德国组织联合做出的反应是航天飞机雷达地形任务,该任务于2000年2月11日成功发射(STS-99任务,奋进号航天飞机),并运行了10天,收集了大约80%土地的数据。表面。完全减少所有数据并提供各种格式的地形图大约需要2年时间。C波段和X波段雷达(参见 page 8-1 对于波长)从航天飞机有效载荷舱中的一对发射接收天线和60米长可折叠吊臂末端的匹配第二对(仅接收)进行操作(内侧和外侧天线之间的实际距离为83米),以便双信号返回模拟分离需要提供视差样的数据。这里是一个繁荣(右)中心的视图,因为它是在任务期间延长。

NASA JPL提供了C波段仪器对。从159个轨道(与赤道成一定角度,允许在65°N到50°S之间监测地球)获得的数据,在航天飞机海拔233公里(145英里)的名义上,每经过一条225公里(141英里)宽的狭长地带,连续运行10天,几乎覆盖了整个地球。E(有些重复)所穿越的土地。在这种情况下,雷达图像的地面分辨率为30 x 30 m,垂直(仰角)分辨率为16 m(绝对)和10 m(相对)。

将数据处理成立体模式,通过干涉测量原理,将其转换为高程差,然后通过结合基准点(已知高程点)将其重组为DEM数据集,该图总结了该模式(由于低互联网分辨率而有所降低)。on):

从本质上讲,两个天线的雷达全息图都是生成的(并且可以转换成图像)。然后,当仍然处于数字模式时,它们利用相位信息构建干涉图(同样,可以显示为图像)。在将已知的高程点引入数据集之后,可以使用数字高度模型(DEM类型)来构造浮雕或阴影浮雕图像。可与其他数据类型(如陆地卫星图像)结合使用或转换为其他地图形式。

让我们来看看一个典型的C波段图像,覆盖了德克萨斯州达拉斯的一部分:

一张覆盖德州达拉斯地区的SRTM任务的C波段图像。|

接下来,检查这个显示这种数据类型所呈现的独特色带的干涉图。这两个岛屿是夏威夷群岛中的西毛伊岛和拉奈岛。每个颜色周期(从粉色到蓝色到粉色)都会经过相等的高度差(400米 [1300] )以类似于宽轮廓线的方式。

SRTM数据的一个实际用途是监测海拔随时间的变化。这对于观察新侵位熔岩的火山膨胀很重要。这导致火山大厦的表面向上膨胀。下一幅图显示了三姐妹的表面和周围的变化,俄勒冈州靠近本德的火山层锥瀑布,或者。为了构建变更图,将使用在一个较长时期内多次收集的数据。

为了说明从SRTM数据中得到的一些不同的图像类型,我们将显示横跨堪察加半岛的山口的覆盖范围,堪察加半岛是西伯利亚东部的火山山脉。第一种观点是干涉图,它的颜色条纹显示出缓解。

由此得出阴影浮雕(计算机生成的人造光形成阴影和光的图案)和阴影浮雕透视图:

当SRTM数据与陆地卫星相结合时,堪察加山脉的这些视图随之出现:

与上述方法相同,但显示了

堪察加半岛。|

另一个来自世界同一地区的SRTM例子是日本的北海道岛,那里有活火山,乌苏。

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一种特殊的立体图像,称为 肛门雕文 是通过将图像对中的一个通过红色投影,另一个通过蓝色滤光片投影,得到叠加的图像。在堪察加半岛的这一部分,要想看到立体效果,就需要一副用硬纸板做的眼镜,眼镜的右眼用红色玻璃纸盖住,左眼用蓝色。本教程的一些用户可能有3D电影体验中的一个,或者可以以明显的方式制作眼镜。

SRTM上的X波段雷达由德国航空航天中心提供和管理。它的天线设置类似于JPL的C波段系统,区别在于航天飞机舱内的天线是固定的,可以向下看,而不是倾斜。因此,其铺条宽度为50 km。生成高程图的数据处理基本上是相同的。这是堪察加半岛部分地区的X波段图像;山脉的最高点是4755米(15690英尺):

对于那些对附加信息和更新以及更多图像感兴趣的人,请将 JPLGerman Aerospace SRTM网站。

在那些缺乏地形图细节的地区,比如说在美国的覆盖范围内,小比例尺地图的质量提高了多少?下一幅图像令人信服:左侧是巴西东部马瑙斯附近的乌图马河流域的彩色地图,基于可用的最佳高程数据;右侧是经过处理的SRTM图像,显示可从雷达数据中提取的最佳地形表示。右图中的黑色区域描绘了因筑坝而在巴尔比纳湖上形成的水。

到2003年年中,SRTM工作队已经完成了全球60°N至60°S之间整个陆地表面的地形图。这是SRTM30项目的成果。虽然这个表面的某些部分存在更精确的地图,但这张全球地图代表了现存大陆海拔的最佳和最统一的质量地图。

深绿色表示区域海拔最低。棕色变为白色定义了最高的海拔-在南亚和北美洲和南美洲的西海岸。

为了深入了解SRTM30带来的改进,请考虑这两张南美洲北部圭亚那地盾的圭亚那高地地图。下面左边的地图是根据2000年之前发布的最好的数据编制的;它的表面分辨率是986米。右边是SRTM30版本,地面分辨率为30米,垂直分辨率为10米。后者更为准确;请注意,由于SRTM的更真实配置取代了旧版本,因此左侧地图中显示的更高海拔将大大减少(即最初被夸大)。

后续计划是“正在进行中”的,利用雷达干涉测量和激光仿形不断升级全世界的地形/高程测绘。


主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net