6月10日，北京國家會議中心，以“構(gòu)筑地理信息新生態(tài)”為主題的2015年全球地理信息開發(fā)者大會 (WGDC)在此拉開帷幕。WGDC自2012年起開始舉辦，四年時間里，伴隨著中國地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，WGDC已經(jīng)成為位置與空間領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)創(chuàng)新盛會。

　　6月11日，地理信息開發(fā)者大會智慧城市分論壇開幕，會上空客防務(wù)與空間的SAR業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理梁源川做出了題為“覆蓋全球的精準高程信息-助力智慧決策”的精彩報告。以下為演講實錄(未經(jīng)本人確認)

　　梁源川：各位上午好，非常榮幸代表空客防務(wù)與空間技術(shù)公司給大家?guī)磉@么一個報告，關(guān)于空客，最新的全球高程模型產(chǎn)品的這么一個報告。這個視頻是空客公司最新的雷達產(chǎn)品TerraSAR和TanDEM星座的一個組合。我今天給大家?guī)淼膱蟾媸腔谶@個TanDEM衛(wèi)星平臺的全球高精度、高精細度、高程產(chǎn)品，名字叫WorldDEM?？湛瓦@兩顆衛(wèi)星目前是在軌的，全球第一顆高精度，高分辨率的商業(yè)雷達衛(wèi)星。這兩個衛(wèi)星采用高精密度的伴飛模式進行協(xié)同工作，來采集全球的高程模型數(shù)據(jù)。大家可以看到整個的衛(wèi)星是這么一個軌道飛行的示意圖。請切換到下一個示例，請大家看一下咱們這個全球高程產(chǎn)品應(yīng)用的一個示例。這個全球高程模型和TerraSAR衛(wèi)星是來自于咱們AIRBUS，就是空客的集團公司。

　　空客集團公司的業(yè)務(wù)主要分成三個主要部分，第一、大家熟知的民用客機這塊業(yè)務(wù)。第二、是咱們歐洲直升機。第三塊是我們防務(wù)與空間技術(shù)公司。大家看到的是空中客車，防務(wù)與空間技術(shù)公司最新的全球DEM產(chǎn)品的一個實際應(yīng)用的模擬的視頻，這一塊展示的是我們上部的全球DEM產(chǎn)品和下面的SRTM產(chǎn)品精細度的對比，可以看到精細度非常高。這個全球DEM產(chǎn)品實際應(yīng)用的一個模擬的視頻，這個就是它的一個野外的模擬。這一塊展示的是我們上部的全球DEM產(chǎn)品和下面的SRTM產(chǎn)品精細度的對比，可以看到精細度非常高。這個高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用航空器材的導航，高精度的導航，因為它的精度很高，而且全球的DEM產(chǎn)品，全球每一寸陸地，這個數(shù)據(jù)產(chǎn)品都會覆蓋，這是野外直性脊的一個助教場的模擬。

　　這個數(shù)據(jù)產(chǎn)品具有這么幾個特點，第一、它是一個大尺度的產(chǎn)品，全球每一寸的土地，包括兩極的冰川，全部被這個產(chǎn)品覆蓋了。另外，它是一個精度非常高的高程模型產(chǎn)品，而且精細度也很高，這個是基于高程模型大尺度影像產(chǎn)品的拼接的這么一個示例，看到整個海峽。那么，這個數(shù)據(jù)可以廣泛的應(yīng)用野外未探知的區(qū)域的探索的路線的這么一個規(guī)劃模擬，以及它的一個野外觀測的提前的規(guī)劃模擬，包括一些軍事應(yīng)用，比如遠程的巡航導彈的導航。這是大尺度全球高程數(shù)據(jù)模型。

　　我現(xiàn)在給大家簡單介紹一下全球DEM產(chǎn)品，WorldDEM是空客的一個注冊商標，大家看到WorldDEM這個詞，指的是空中客車的全球DEM產(chǎn)品。WorldDEM是基于空客公司的高精度的雷達衛(wèi)星平臺TerraSAR和TanDEM兩顆衛(wèi)星，第一個視頻播放的就是它這個衛(wèi)星平臺的這么一個工作的模式。那么，這個介紹主要分三部分，第一、簡單介紹一下TanDEM這個星座采集的模式，以及我們對WorldDEM生產(chǎn)的過程。第二、介紹一下WorldDEM的系列產(chǎn)品它的分類，以及每個級別的參數(shù)特點。第三、WorldDEM數(shù)據(jù)是一個高精細度的、全球高程模型產(chǎn)品，這個高精度和高精細度是從何而來，我們空客公司怎么驗證這個高精度，這個過程給大家介紹一下。

　　第一張，首先，介紹一下TanDEM衛(wèi)星的星座和WorldDEM高程模型產(chǎn)品。WorldDEM是迄今為止第一種覆蓋全球所有每一寸陸地，包括兩極的高精度，高清晰度，高程的產(chǎn)品，它的原始數(shù)據(jù)，要生產(chǎn)高程數(shù)據(jù)需要原始的衛(wèi)星影象數(shù)據(jù)，這個原始數(shù)據(jù)是由空客公司的TerraSAR和TanDEM兩顆衛(wèi)星，合成叫TanDEM-X，就是星座來進行采集的。這兩顆衛(wèi)星是以一種非常精密的伴飛模式進行協(xié)同工作，來采集這個影像隊，這個影像隊不是傳統(tǒng)說的立體測量的影像隊，它采用的是一種InSAR單車技術(shù)進行高程測量。

　　那么，這個任務(wù)起始于第二顆衛(wèi)星，TanDEM 2010年發(fā)射，這個任務(wù)起始于2010年下半年，它初期的任務(wù)周期規(guī)劃是3.5年。那么，整個的計劃，由DLR和空中客車集團公司兩個單位進行共同的合作。那么，它的商業(yè)市場，就是WorldDEM的數(shù)據(jù)，高程模型數(shù)據(jù)它的商業(yè)市場的開發(fā)是完全由空中客車公司來負責的，也就是AIRBUS公司負責。從2014年開始，在世界范圍之內(nèi)，WorldDEM這個持續(xù)開始陸續(xù)的發(fā)售了。

　　那么，在TanDEM整個項目的執(zhí)行過程中，DLR和AIRBUS公司各司其職，它們是一種公私合營的方式進行合作，來生產(chǎn)DEM數(shù)據(jù)。DLR負責整個衛(wèi)星星座的發(fā)射，影像數(shù)據(jù)的采集和整個系統(tǒng)的運維，包括它初始數(shù)據(jù)相對采集之后，它的SAR圖象處理和后期的干澀，生成初始高程模型的這么一個處理過程。AIRBUS公司負責后期的DSM數(shù)據(jù)的增值處理以及整個商業(yè)市場的分發(fā)。

　　WorldDEM這個數(shù)據(jù)，它應(yīng)用領(lǐng)域的劃分，德國宇航中心負責科研領(lǐng)域的用戶，也就是以科學研究為目的的這種用戶。AIRBUS公司負責整個商業(yè)市場，除了科研單位之外，都由AIRBUS公司負責WorldDEM產(chǎn)品的后期的市場開發(fā)和投放。德國宇航中心DLR在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中負責對原始數(shù)據(jù)進行SAS圖象處理和初始的干澀處理以及后期分條帶的子集DSM生成之后進行大區(qū)域的融合處理。然后，在融合之后，它會根據(jù)用戶需求，或者按照經(jīng)緯度的地理坐標格網(wǎng)，將大區(qū)域的WorldDEM以地理格網(wǎng)分附的形式發(fā)送給空客公司。它的目的是在三到四年之間，覆蓋整個的全球的每一寸土地，包括兩極。它的覆蓋的形式并非是一種簡單的，就是條帶和條帶按照相鄰區(qū)域去覆蓋，因為衛(wèi)星星座的運行有它軌道的分布特點，會基于它的這個軌道，以最快的速度，以最大的覆蓋范圍進行這么一個覆蓋采集影像數(shù)據(jù)。那么，它的最終的目標是地球上的每一寸土地都覆蓋兩次以上，采集兩次以上的原始影像數(shù)據(jù)，對精度比較差的區(qū)域，比如高程起伏比較大的區(qū)域，比較困難的區(qū)域，會覆蓋第三次和第四次。

　　這個就是空客公司和德國宇航中心完成了對全球每一寸土地首次覆蓋直勾生產(chǎn)出的初始的DSM數(shù)據(jù)進行拼接之后它的一個相對高程誤差的分布圖，大家可以看到，這個顏色是有綠色和紅色，綠色是零米開始，紅色大概是十米。為什么要全球覆蓋兩次以上，也就是把你覆蓋一次之后，它的數(shù)據(jù)冗余度是不足的，比如相對誤差有些區(qū)域是比較高的，可以看到中國的西南部地球，高程起伏比較大的地方，相對誤差是比較大的。所以，為了能夠有效的降低它的高程數(shù)據(jù)的誤差，所以我們制定了重復(fù)采集，增大數(shù)據(jù)冗余度的策略。

　　這個示意圖就是全球所有土地蔡季良次以上的這么一個誤差的分布圖，可以看到，這個顏色是一樣的，綠色是零米，紅色是十米，可以看到，它的相對誤差也有顯著的降低了，這就是我們采用了這么一個能夠有效降低數(shù)據(jù)誤差的這么一個采集手段來保證數(shù)據(jù)的冗余度。

　　簡單的一個統(tǒng)計圖，表格的第一行采用全球第一次覆蓋之后，可以看到坡度小于20%的這個區(qū)域，它的這么一個統(tǒng)計，它的相對精度優(yōu)于2米的百分比是66%全球。當坡度大于20%的情況下，它的相對精度優(yōu)于4米的區(qū)域是占79%。經(jīng)過第二次采集之后，第二行的時候，這兩個指標分別提高到75%和84.9%，這是咱們多次重復(fù)采集的這么一個目的所在，就是有效的降低咱們的誤差，提高咱們數(shù)據(jù)的精度。

　　這張圖簡單的解釋了一下，德國宇宙中心在TanDEM計劃里面負擔的生產(chǎn)任務(wù)，整個衛(wèi)星的平臺研發(fā)、發(fā)射，包括數(shù)據(jù)采集，整個系統(tǒng)的運維，到前期數(shù)據(jù)的初期處理，生成遠視的子集DSM，然后以大洲的規(guī)模進行一個拼接，將遠視的子集DSM數(shù)據(jù)進行拼接，將初始的拼接好的大區(qū)域的DSM數(shù)據(jù)交付給空客公司。

　　第二部分，介紹完了WorldDEM這個產(chǎn)品它簡單的一個生產(chǎn)過程，是怎么生產(chǎn)出來的。下一部分簡單的介紹一下這個產(chǎn)品的分級，根據(jù)它不同的技術(shù)指標進行一個分級。WorldDEM產(chǎn)品目前來講，它分成三個級別。第一個級別，就是綠色的這兩行，第一個級別叫WorldDEM core。WorldDEM core指的是一個精細度粗一些的遠視的DSM數(shù)據(jù)，是由德國宇航中心初期交付給空客公司的這么一個產(chǎn)品級別。這個級別它的特點就是未經(jīng)任何后期編輯，這個數(shù)據(jù)里面有可能會包含一些由雷達成像的噪聲所導致的小的一些噪聲信息，高程噪聲信息，比如小的突起，小的下陷。

　　第二個級別，叫標準的WorldDEM數(shù)據(jù)，也是DSM數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)級別包含對噪聲的一些抑制，比如突起和下陷的一些過濾，對無效象素值的內(nèi)差和修補，以及對于水體，咱們知道在自動生成提取DSM的過程中，水體是一個比較困難的區(qū)域，也就是它自動生產(chǎn)的高程肯定是錯誤的，在第二級別里對水體進行一個有效的編輯。

　　第三個級別，WorldDEM再往前延伸一個級別，就是咱們要去除掉地表的人工建筑和植被，比如由DSM表面模型數(shù)據(jù)把它變成一個DEM數(shù)據(jù)，咱們所的地面高程模型，是這么一個級別分類。

　　DSM core這個數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)右側(cè)有一張示范圖，在初始的DSM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)里面會有很多噪聲，包括水體，藍色的箭頭指示的一個水面。這個水面看起來像沸騰了一樣，這是由雷達影像成像特殊的特性決定的。這個級別的產(chǎn)品它的特點包含了噪聲，包含了非自然高程的水體平面，包含了一些有雷達的自身，比如諜眼或者鷹眼造成的無效值的區(qū)域。

　　這個初期產(chǎn)品，DEM產(chǎn)品會伴隨高程數(shù)據(jù)文件，會伴隨輔助圖層，這些輔助圖層會包含生產(chǎn)高程數(shù)據(jù)的雷達影像隊的一些數(shù)據(jù)信息，比如它的一些影像強度數(shù)據(jù)的普及信息圖層，包括它的一些質(zhì)量圖層。也就是咱們在生成干澀的過程當中會有相干性的圖層，相干性的圖層，可以作為高程產(chǎn)品的一個質(zhì)量指示圖層。

　　標準的DEM 產(chǎn)品，就是DEM core這個級別，經(jīng)過后期的編輯，生成標準的WorldDEM這個產(chǎn)品，這個產(chǎn)品級別，大家可以看到，在相同的區(qū)域，跟剛才是一樣的這么一個區(qū)域，這是一個湖泊，這是一個水面，剛才帶WorldDEM core里水面是非常粗糙的，是非自然的這么一個狀態(tài)。那么，在經(jīng)過編輯之后，大家可以看到，湖泊的表面是一個平滑的表面，包括由雷達自然成像的這些特效引起的一些諜眼、鷹眼造成的無值的區(qū)域也進行了一些內(nèi)差，或者人工修補，這個總體來講，WorldDEM這個標準級別，它和WorldDEM core比較起來，它是一個比較平滑，很好的DSM數(shù)據(jù)，它還是一個表面模型。

　　這是編輯前后的對比，右側(cè)是初始的WorldDEM core，左側(cè)是WorldDEM這個產(chǎn)品。標準的WorldDEM這個產(chǎn)品包，它除了包含WorldDEM core遠視的圖層之外，還增加了一下的這些質(zhì)量控制圖層，質(zhì)量輔助圖層，這些質(zhì)量輔助圖層包含咱們由WorldDEM core和WorldDEM這個級別的，所有后期處理的編輯和掩膜層，比如哪些象素是初始生產(chǎn)的，哪些是后期編輯的，最后有一個掩膜層來指示這種操作的一個痕跡。還有和后期的水體的掩膜層，包括它的內(nèi)差之后，哪些象素是內(nèi)差之后生成的高程值，所有這些區(qū)域都有相應(yīng)的掩膜層進行一個指示，方便用戶后期對數(shù)據(jù)的使用。

　　那么，第三個級別，實際上是WorldDEM DTM這個級別。這個級別一般是根據(jù)用戶的需求和他的指定區(qū)域進行一個定制生產(chǎn)，因為這個DSM到DTM可能是一個比較復(fù)雜的生產(chǎn)過程，所以這個是需要根據(jù)用戶的需求進行定制生產(chǎn)，來濾除掉地表以上的建筑物和植被的一些東西，生成一個DTM，咱們國內(nèi)所說的DEM數(shù)據(jù)。

　　簡單的介紹一下精度驗證這個過程，作為一個全球的高程基礎(chǔ)測繪產(chǎn)品，咱們所說的全球的高程模型產(chǎn)品，它的精度，WorldDEM這個產(chǎn)品是非常優(yōu)秀的。目前來講，這個精度并不是我們通過初始的任務(wù)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計能夠得到的，我們空客公司采用和全世界很多第三方的測繪公司進行合作，來通過這些測繪公司采用他們的現(xiàn)地的存檔的參考數(shù)據(jù)來考察WorldDEM的絕對精度。

　　第三張是我們和CompassData這個公司合作的范例，我們和各個大洲，我們和很多第三方的合作伙伴進行一個合作，這只是其中的一個案例。這個驗證的過程，我們采用的參考數(shù)據(jù)，全部都是高精度的，絕對精度非常高的，包括地面的GPS點，包括存檔的Lidar的點陣的高程數(shù)據(jù)，包括其他的咱們所說的航飛的生成的高精度的高程數(shù)據(jù)進行絕對數(shù)據(jù)的一個對比。

　　那么，CompassData公司這個案例，它在每周一共是對我們8個WorldDEM數(shù)據(jù)的分幅進行絕對精度的檢驗，它采用的是插縫(音譯)GPS的控制點，這種控制點位于各種不同的地形，比如不同的坡度，甚至不同的氣候帶，以及不同的地形范圍之內(nèi)。那么，準確驗證，實際的結(jié)果一共是8個分幅，每個分幅采用10個絕對控制點，這10個控制點一共是80個點，這個是CompassData公司給我們空客的反饋，絕對精度標準差和最高溫差都是優(yōu)于一米的，全球的DEM這個數(shù)據(jù)，絕對精度是非常高的，這個是通過空客第三方合作伙伴在全世界的范圍之內(nèi)采用不同的參考數(shù)據(jù)源，對不同的地形區(qū)域，不動的坡度區(qū)域進行絕對精度的驗證之后的結(jié)果。

　　目前空客公司全球DEM數(shù)據(jù)，標準格式是這樣的，垂直方向或水平方向的絕對精度分別優(yōu)于4米，90%的線性誤差，是一個絕對精度，相對精度優(yōu)于2米。目前來講，采樣間隔是12米，數(shù)據(jù)類型是32比特的數(shù)據(jù)，GeoTIFF格式，參考坐標系全部都是標準的世界通用的WGS84這種坐標系(音譯)，高程模型是EGM2008(音譯)，便于咱們在全球范圍內(nèi)進行通用的推廣。

　　這是一個事例，咱們截取了一小部分，咱們左側(cè)的全球DEM數(shù)據(jù)和右側(cè)LiDAR的DSM數(shù)據(jù)進行對比，咱們截取對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)的象素，讀取它的高程值，我們WorldDEM這個數(shù)據(jù)和LiDAR數(shù)據(jù)的高差非常小，高程值非常接近。雖然長間隔要大于航飛的數(shù)據(jù)，但是實際上它的絕對精度可以相提并論，非常接近的。

　　這個是展示W(wǎng)orldDEM數(shù)據(jù)的精細程度，這是WorldDEM數(shù)據(jù)的一個實例，地面所有的地物都能夠被清晰的被識別出來，在12米的采樣間隔情況下，可以非常清楚的看到公路、路網(wǎng)、建筑物所有這些，包括植被、河流這些東西，數(shù)據(jù)的精細度非常高，得益于它非常高的相對精度。

　　數(shù)據(jù)精細度的另外一個例子，目前我們有一個比較熱的應(yīng)用，應(yīng)用高程模型對海平面抬升，有些沿海城市面臨海水倒灌的問題，海平面抬升之后，高于沿海城市海岸線的時候，海水會倒灌到城市里面。這種應(yīng)用一般采用高精細度的DSM進行模擬?？梢钥吹剑野押Ｆ矫嫣?，左側(cè)是WorldDEM的產(chǎn)品，右側(cè)是30米的ASTER進行對比、演示，可以看到海平面抬升到3米的時候，左側(cè)的WorldDEM會非常明顯，會看到很多毛細效應(yīng)，但是右側(cè)基本沒有什么反映。再提高到5米的時候，可以看到左側(cè)整體抬升的效應(yīng)，右側(cè)略微看到一些效果，如果再提高到10米之后，區(qū)別就非常明顯了，左側(cè)的毛細效應(yīng)體現(xiàn)了WorldDEM的精細程度，所有的街道、建筑物都能看的非常清晰，它的淹沒情況一目了然。但是，右側(cè)就是一個比較模糊的結(jié)果，這就是咱們所說的數(shù)據(jù)的精細程度。

　　為了方便所有的用戶了解WorldDEM產(chǎn)品的生產(chǎn)進度，目前WorldDEM原始數(shù)據(jù)的采集已經(jīng)基本接近尾聲，但是后期會有一個數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程，是一個全自動化的生產(chǎn)過程。它是按照大洲為單位進行生產(chǎn)，大家可以訪問這個網(wǎng)站，來查詢?nèi)虻母叱虜?shù)據(jù)的生產(chǎn)進度，這個網(wǎng)站綠色區(qū)域是已經(jīng)生產(chǎn)完畢的高程數(shù)據(jù)，黃色是有待生產(chǎn)，進度也是比較快的，這應(yīng)該是今年年初大概3、4月份的進度。

　　這個是一個簡單的時間表，全世界WorldDEM產(chǎn)品起售的時間，中國大概是2015年第二季度到第三季度，中國的數(shù)據(jù)就基本上可以開始訂購。謝謝大家!