1、SRTM 数据在水利工程前期规划设计中的应用探索摘要:本文总结了 3S 技术应用之一：由 SRTM 数据获取地形等高线及 KMZ 文件等的基本方法、实例及精度评价，其应用将促进野外工程前期规划阶段相关专业设计质量、效率的提升，特别适用于偏远地区等难以快速获得地形资料的项目。 关键词: SRTM 数据，规划阶段，地形图 Application exploration of STRM data in hydraulic project planning and design LEI Tengyun*,GAO Rui (College of Water Resources，Hydraulic Pow
2、er and Architecture，Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,china) Abstract: This paper summarized one of the important applications for 3s technology: the basic methods, examples and accuracy evaluation of topographic contour and KMZ file obtained by SRTM data，will promote quality and effici
3、ency of professional design in the early stage of planning field engineering. It is particularly suitable for remote area to get any difficult terrain data. Keywords: SRTM data；planning stage；topographic map. 中图分类号： TV 文献标识码： A 0 引言 3S 技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography information systems，
4、GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS)的统称，其中 SRTM 数据是一款惠及各国技术人员的方便、实用的数字高程模型（DEM） 。在工程领域中，也是在前期规划时难以获得地形资料的项目中采用的常用手段之一。 1 SRTM 数据简介 SRTM 数据是由美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA) 以及德国和意大利的航天机构共同参与于 2000 年 2 月开始联合测量的，SRTM的全称是 Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘使命。2000 年 2 月美国“奋进”号航天飞机上搭载的 SRTM 系
5、统共计进行了 222 小时 23 分钟的数据采集工作，获取到北纬 60至南纬 56之间，面积超过 1.19 亿平方公里的 9.8 万亿字节的雷达影像数据，覆盖全球陆地表面的 80%以上。经过两年多的处理，最终制成首个真正意义上的全球数字高程模型(DEM)1 2，该测量数据覆盖中国全境。 2 SRTM 数据精度 SRTM 数据精度有 1 arc-second 和 3 arc-seconds 两种，称作SRTM1（30M 数据）和 SRTM3（90M 数据） 。目前能免费获取的 SRTM3（90M数据） ，其初始平面精度20 m , 高程精度16m。 该数据产品 2003 年开始公开发布，经历多次
6、修订，目前的数据修订版本为 2008 年发布的 V4.1版本。 “该版本运用了新的插值算法，数据质量较前几个版本有了显著改善，从而使得该版本成为目前免费使用质量最高的 SRTM 数据集。 ”（“This latest version represents a significant improvement from previous versions, using new interpolation algorithms and better auxiliary DEMs. We are confident this is now the highest quality SRTM datase
7、t available.“）3 根据目前国内外相关人员的研究分析，SRTM 数据精度受目标区域的诸多因素影响。比如：表面光亮度，目标区域的亮度越大，SRTM 数据精度越高；坡度，坡度小于 10的区域数据精度明显高于坡度大于 10的区域；除此之外，坡向和植被对 SRTM 数据精度也有很大影响，东南向精度高于西北向，植被越少的区域，数据精度也越高。 通常 1:50000 DEM 数据的平面精度为 30-50m，高程精度为25m。SRTM 官方宣称的 SRTM3 在未改善前的精度是标称绝对平面精度20 m， 标称绝对高程精度16m4，而根据负责 SRTM 数据整理的 Jet Propulsion L
8、ab.研究报告5中指出：航天飞机雷达地形测绘使命的目标是获得 90%置信区间内的绝对高程误差为 16m，而 SRTM 数据整体误差几乎是该目标的一半（the SRTM has an absolute height error which exceeds the mission goal of 16m(90 percent) by almost a factor of two） 。其官网公布的质量评估报告6中认为：在热带地区SRTM3（90M）数据精度优于 1:50000 地形图矢量化得到的数据（more accurate than the 1:50000 scale cartographica
9、lly derived (TOPO) DEM） ；当只能获得比例尺大于 1:25000（如 1:5 万和 1:10 万）的地形图时，最好使用 SRTM 数据（if only cartography with scales above1:25000 (i.e., 1:50000 and 1:100000) is available, it is better to use the SRTM DEMs） 。国际地球科学资讯网路中心（CIESIN）对 SRTM 上个版本 V3 的精度评估6认为 SRTM 数据的绝对垂直精度是原 SRTM 需求规约（16m）的 2-4 倍（Absolute verti
10、cal accuracy of CGIAR-CSI SRTM data for our datasets proved to be two to four times higher than the value of 16 m presented in the original SRTM requirement specification.） 。37 综上所述，在地形资料短缺的南亚、非洲这类纬度较低，位处热带，而植被不发育（指非洲）的区域，SRTM 数据的精度即使受到坡度，植被等因素的影响，整体上还是能够保证满足 1:50000 地形图的精度要求。这样使得这些区域的工程项目的前期踏勘规划阶段能
11、够顺利进行，同时可以充分提高效率以及大大缩减设计成本。 3 SRTM 数据应用步骤 3.1 SRTM 数据获取 目前，免费获取 SRTM 数据的途径有两种，一是通过 SRTM 数据官方网站获取，一是通过国内的镜像站点获取。以下是 SRTM 数据获取的链接地址： 1、http:/srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp（SRTM 数据官方网站） 2、http:/ 下面以国内镜像站点为例进行讲解： 图 1：SRTM 数据国内镜像站点搜索界面 Fig.1 SRTM data of domestic mirror site search interface
12、 进入到国内镜像站点(见图 1)，用户就可以通过框选、输入踏勘范围的经纬度或者是按照行政划区的方式来实现对目标区域的查找，然后在数据集中选择 DEM 数字高程数据（90M 数据）进行搜索。然后根据需要下载相关的地形数据即可。 3.2 SRTM 数据处理 完成目标区域地形数据下载后，启动能进行 SRTM 数据处理的通用软件（比如 globalmapper） ，将之前获得的地形数据文件解压，找到后缀为.img 的文件，导入软件，即可获得目标区域的地形图（见图 2）： 图 2：目标区域的地形图 Fig.2 The topographic map of target area 3.3 投影面基准设置
13、SRTM 数据格式是基于 WGS84 基准的经纬度平面坐标，因此需要针对不同的项目所在地区，将数据的椭球基准和投影方式转化为项目所需的格式，如我国常用的西安 80 坐标基准。此外，用户既可以从 globalmapper 提供的 300 多种大地坐标系和 100 多种投影方式中进行选择，也可以通过外部文件加载基准和投影方式。 除此之外，用户还可以对将来输出内容的经纬度网格线，以及点样式，线样式，矢量显示等进行设置。 3.4 生成等高线 根据研究区域边界坐标生成等高线：在设置好等高线间距，图形简化程度，等高线边界（可框选一定范围，也可指定具体的坐标值：在等高线边界选项中输入研究区域的西南角坐标和东
14、北角坐标值）后，即可生成平滑形等高线如下： 图 3：生成等高线操作界面图 4：生成等高线后的效果图 Fig.3 Contour generation interfaceFig.4 Effect diagram after contour generation 3.5 输出矢量格式 完成等高线生成以后，用户就可以根据后续工作需要选择输出DXF，DWG 等格式的文件，以便供 Autocad 直接操作，进行工程选址，枢纽布置，施工布置，工程量计算等；也可输出供 google earth 打开的KML/KMZ 文件，实现在 google earth 中制作现实三维等高线地形图，这样看起更为直观。 4
15、实例 以下（图 5）为某水库项目枢纽区地形数据成果，通过 SRTM 数据（90M 数据）可方便的进行坝线选址（图 6） 、初步方案布置及库容估算等，与 google earth 结合后也非常便于现场踏勘定位。 图 5：某水库项目枢纽区地形图 6：该水库项目坝线选址 Fig.5 Hub area of a reservior Fig.6 Dam line location of the reservior 参考文献： 1 汪凌，美国航天飞机雷达地形测绘使命简介.测绘通报J.2000,12:38-40； 2 张朝忙，刘庆生，刘高焕，等 . SRTM3 与 ASTER GDEM 数据处理及应用. 地
16、球与地理信息科学J. 2012,28（5）：29-34； 3http:/vterrain.org/Elevation/SRTM/ 4 孙茜，SRTM 数据精度检测D，长安大学，2010 5 Rodriguez, E., Morris C.S.et al. A Global Assessment of the SRTM Performance. Photogrammetric Engineering&Remote sensing J. 2006, 72(3):249-260 6http:/srtm.csi.cgiar.org/ 7 Gorokhovich Y., Voustianiouk A. Accuracy Assessment of the Processed SRTM-based Elevation Data by CGIAR Using Filed Data from USA and Thailand and Its Relation to the Terrain Characteristics. Remote Sensing of Environment J 2006,104:409-415
