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        Geomorphology: Worldview-2 立体像对提取DEM的垂向精度分析及其在活动构造中的适用性

        2019-03-27

        通过数字化地形图和野外地形测量获取数字高程模型(DEM)的传统方法存在时效性差、获取周期长、范围小等缺点,高分辨率卫星影像提取DEM技术的出现为快速获取断裂带大范围的地形地貌数据提供了全新的解决方?#31119;?#26497;大地提高了野外地形地貌数据获取的效率,该方法与激光雷达扫描技术(LiDAR,Light Detection and Ranging)相比成本低,与SfM (Structure from Motion)摄影测量方法相比覆盖范围大, 为精确测量地表变形提供了有利条件。但是用立体像对提取出的DEM测量精度能否满足活动构造定量研究的相关研究较少,?#24418;从?#36807;?#20302;?#30340;精度评价。

        为了解决这一问题,中国地震局地质研究所硕士研究生汪思妤在导师任治坤研究员的指导下,与课题组其他研究人员以库?#36164;?#26029;裂断裂为研究对象,使用全色波段0.5 m分辨率立体像对数据提取DEM,用Geo 7x后差分GPS测量提取DEM所需的外业控制点,分析了在无控制点条件下提取出的DEM精度;同时跨典型断层陡坎进行了野外地形剖面测量,与基于DEM数据测量的断层陡?#36130;?#38754;进行对比分析,评估该DEM数据对陡坎及其上下盘形态刻画的准确度及其在断层陡坎测量方面的精度,为获得库?#36164;才?#22320;?#26174;?#26029;裂的几何展布和变形特征、确定断裂活动习性和分析晚第四纪以来的构造变?#20301;?#21046;及其在东天山构造变形中的作用提供依据。获得了以下研究结论:

        (1)无控制点时提取的点云比有控制点时提取的点云高程值大部分偏小,整体偏差为-1.2 – 0.4 m。相比于整体偏差值,断层陡坎处附近的高程偏差在-1.1 – 0.01 m,平均值为-0.40 m(图1)。

        (2)立体像对提取DEM测量陡?#36130;?#38754;与野外用后差分GPS测量的真实剖面形态差异为0.29m,对地形剖面描绘的准确度相对较高。

        (3)立体像对提取DEM测量陡坎高度的精度为0.25 m(图3)。

          

          图1 添加控制点与未添加控制点点云数据在跨断层陡坎处的高度对比

          

          图2 立体像对提取DEM测线与后差分GPS测线形态对比

          

          图3 立体像对提取DEM测线与后差分GPS测线测量的陡坎高度对比

        上述研究成果发表在国际地学期刊Geomorphology上(S. Wang, Z. Ren, C. Wu, et al., DEM generation from Worldview-2 stereo imagery and vertical accuracy assessment for its application in active tectonics, Geomorphology, (2019) https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.03.016)。


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