Высотные данные SRTM против топографической съемки

Лев Муравьев, Институт геофизики УрО РАН

В настоящее время широкому кругу пользователей интернета доступна информация о цифровой модели Земли, полученная в результате радарной топографической съемки с детальностью до 30 м. Настоящее исследование на трех примерах иллюстрирует применимость радиовысотных данных в качестве альтернативы топографической съемки по традиционной методике.

SRTM (Shuttle radar topographic mission) - осуществленная в феврале 2000г с борта космического корабля многоразового использования "Шаттл" радарная интерферометрическая съемка поверхности земного шара[1]. Данная съемка проведена на почти всей территории Земли между 60њ северной широты и 54њ южной широты, а также океанов, с помощью двух радиолокационных сенсоров SIR-C и X-SAR установленных на борту корабля. Результатом съемки стала цифровая модель рельефа 85% поверхности Земли.

Всего в результате съемки было получено 12 терабайт радиолокационных данных, которые в течении 2 лет проходили обработку специалистами NASA.

Данные SRTM существуют в нескольких версиях: предварительные (версия 1, 2003 г) и окончательная (версия 2, февраль 2005 г). Окончательная версия прошла дополнительную обработку, выделение береговых линий и водных объектов, фильтрацию ошибочных значений. Данные распространяются в нескольких вариантах - сетка с размером ячейки 1 угловая секунда и 3 угловые секунды. Более точные односекундные данные (SRTM1) доступны на территорию США, на остальную поверхность земли доступны только трехсекундные данные (SRTM3). Файлы данных представляют собой матрицу из 1201´1201 (или 3601´3601 для односекундной версии) значений, которая может быть импортирована в различные программы построения карт и геоинформационные системы (например ArcView [2])

Кроме того, существует версия 3, распространяемая в виде файлов ARC GRID, а также ARC ASCII и в формате Geotiff, квадратами 5´5њ в датуме WGS84. Эти данные получены организацией CIAT из оригинальных высотных данных USGS/NASA путем обработки, которая обеспечила получение гладких топографических поверхностей, а так же интерполяцию областей, в которых отсутствовали исходные данные[3].

Ангола, площадь концессии <Катока>.

Детальная аэромагнитная съемка на площади концессии ГРО <Катока> в республике Ангола проведена в 2004 году геофизическим научно-производственным предприятием "Аэрогеофизика" (г. Москва). Съемка была выполнена на площади 660 км2, в масштабе 1:5000. Относительные превышения рельефа местности получены по результатам дифференциальной коррекции спутниковых определений координат вертолета (GPS, Глонасс) с использованием показаний радиовысотомера. Полученные данные определены со среднеквадратической погрешностью 0.92 м.

На рисунке 1 приведены изображения рельефа, полученные в результате аэросъемки, и построенные по данным SRTM, а также их разность. Несмотря на то, что общая картина местности на обеих картах повторяется, заметны некоторые различия, и, в частности имеет место постоянный сдвиг около 20 м. Максимальные расхождения между двумя съемками достигают по амплитуде 30 м, причем имеют разный знак. Расхождения приурочены в основном к областям с переменным рельефом (долины рек), что может быть объяснено неточным определением плановых координат точек в методе SRTM.

Россия, Тюменская область, Западно-Байкаловский участок.

На данном участке Горным Институтом УрО РАН, (г.Пермь) в 2004-05 гг проводились гравиметрические и магниторазведочные работы. Измерения выполнялись по сети 200 на 1000 м, площадь съемки 420 км2. Определение высоты пунктов наблюдений осуществлялось путем прокладки теодолитного хода с привязкой к опорным пунктам и при помощи GPS аппаратуры Trimble 4700, 5700. Точность определения высот составила 0.15 м.

Сопоставление результатов топосъемки на этом участке с высотными данными SRTM приведены на рис.2. Расхождение между двумя моделями достигает 20 м, стандартное отклонение 4 м. В данном случае радарная съемка дает существенно более детальное изображение рельефа местности, в то время как для интерпретации гравитационных данных необходимо значение высоты только в точках наблюдения, детальность отображения рельефа между точками не обязательна. Разница между двумя моделями высот в точках геофизических измерений достигает 15 м, стандартное отклонение 3 м.

Россия, о.Уруп, Купольный участок.

Геофизические исследования выполнены МП <Электра> (г.Южно-Сахалинск) в 2004 году. Топографическая съемка масштаба 1:5000 (и 1:2000 на часть участка) была самостоятельной задачей в рамках данных работ, и выполнена по стандартной методике, с применением тахеометров и геодезических приемников GPS Trimble