采用高分辨率dem获取周围地物遮挡情况_2014年3月24日.doc

采用高分辨率DEM获取周围地物遮挡情况2014年3月24日1　 概述雷达站周边几十km范围内的地形对于遮挡计算至关重要而且，离雷达较远的上百千米或更大范围的地形资料，对评估雷达的探测能力，特别是识别大气波导现象也十分重要因此，本文对利用高分辨率DEM获取周围地物遮挡情况，进行了研究采用的地形高度资料是SRTM3（90m分辨率）和ASTERM V2（30m分辨率）1.1　 SRTM3（90m，相当于3秒的分辨率）SRTM的全称是Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘计划2000年2月11日上午11时44分，美国“奋进”号航天飞机在佛罗里达州卡那维拉尔角的航天发射中心发射升空，“奋进”号上搭载的SRTM系统共计进行了222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60度至南纬56度之间，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，该计划共耗资3.64亿美元，该测量数据覆盖中国全境 SRTM系统获取的雷达影像的数据量约9.8万亿字节，经过两年多的数据处理，制成了数字地形高程模型（DEM），即现在的SRTM地形产品数据。

此数据产品2003年开始公开发布，经历多修订，目前的数据修订版本为V4.1版本该版本由CIAT（国际热带农业中心）利用新的插值算法得到的SRTM地形数据，此方法更好的填补了SRTM 90的数据空洞SRTM地形数据按精度可以分为SRTM1和SRTM3，分别对应的分辨率精度为30米和90米数据（目前公开数据为90米分辨率的数据）1.2　 ASTER GDEM（30m，相当于1秒的分辨率）2009年6月30日，美国航天局（NASA）与日本经济产业省（METI）共同推出了最新的地球电子地形数据ASTER GDEM（先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型），该数据是根据 NASA的新一代对地观测卫星Terra的详尽观测结果制作完成的这一全新地球数字高程模型包含了ASTER传感器(Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer先进星载热发射和反辐射计)搜集的130 万个立体图像ASTER是唯一一部高分辨解析地表图像传感器，其主要任务是通过14个频道获取整个地表的高分辨解析图像数据－黑白立体照片在4到16天之内，当ASTER重新扫描到同一地区，它具有重复覆盖地球表面变化区域的能力。

其数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域，达到了地球陆地表面的99%Aster Gdem数据参数l 覆盖范围：全球l 空间分辨率：1弧度秒 （约30 米）l 精度：垂直精度20米，水平精度30米目前共有2版，第一版V1于2009年公布，第二版V2于2011年10月公布2　 DEM数据的提取方法DEM数据是按照1度或5度，分成了一个个的文件因此需要先从庞大的DEM数据库中，根据用户设定的中心经纬度和量程、分辨率，选择需要的DEM数据程序见Fun_Select_DEM_Data.m注意：该程序包括了将不同的DEM文件的数据进行拼接的功能程序流程如下：l 先按照0、90、180、270度，计算四个方向上，经纬度的边界l 如果使用30m分辨率的ASTER GDEM的DEM数据，则采用 DEM_File_Directory_30m 目录下的数据l 如果使用90m分辨率的SRTM3的DEM数据，则采用 DEM_File_Directory_90m 目录下的数据，90m分辨率的DEM文件名的命令规则比较奇怪，见网上的介绍l 再根据四个边界，选择哪几个DEM文件l 然后再将这些文件中，需要的数据拷贝到以雷达经纬度为中心的数组之中去。

生成的几张DEM地图如下：中心点经度=118.78,纬度=31.935,量程=10km（基于ASTER GDEM生成）中心点经度=118.78,纬度=31.935,量程=10km （基于SRTM3生成）从上面两张图对比可以看出，30m分辨率的就是好3　 计算遮挡角的方法程序见Generate_Radar_Shield_Sector.m主要计算过程如下：l 根据用户设定的经纬度和量程，选择需要的DEM数据l 得到对应DEM数据中各个点的经纬度l 调用LonToPolar，计算各个点相对于雷达的仰角 l 用imagesc绘制各个点相对于雷达的仰角l 以横轴是方位（以0.1度为分辨率），竖轴是距离，用imagesc进行显示l 计算各个方位上的最大的仰角，然后绘制极坐标下的遮挡图注意：在设定雷达高度的时候，不能直接利用GPS得到的结果，而是要从DEM数据中，找出雷达所在经纬度的那个数据点，看看这个数据点所表示的高度是多少和GPS对比，看两者相差多少如果相差很多，则说明这个点的GPS值是不是搞错了此时要利用Google Earth来进行确认4　 仙林X波段雷达的遮挡计算结果下面计算仙林雷达（架设高度为60m）的遮挡情况。

仙林雷达30km量程下的DEM数据仙林雷达四周30km范围内，各个地物相对于雷达的仰角仙林雷达在不同方位上，各个距离点的地物相对于雷达的仰角仙林雷达的遮挡角（直角坐标显示）这个方位上遮挡比90m分辨率下的计算结果更大，但由于这个方向上建了天文台，的确应该更大仙林雷达的遮挡角（极坐标显示）上面的结果是利用30m分辨率的ASTER GDEM数据计算的下面用90m分辨率的SRTM3数据进行计算，最终结果如下：对比30m和90m的结果，可以发现：利用30m的DEM数据计算出的结果，在45度的方位上遮挡比90m分辨率下的计算结果更大但由于这个方向上建了天文台，的确应该更大因此，30m的DEM数据更加准确5　 溧水S波段雷达的遮挡计算结果可见，这部雷达四周基本没有遮挡但是，C波段雷达架设在该处，发现四周有很多的遮挡这就说明需要和采用雷达信噪比数据获取周围遮挡情况的技术相互结合，才能获取更加准确的遮挡图6　 几个应用案例6.1　 仙林雷达要不要进一步加高7　 下一步工作7.1　 与近处建筑物等的遮挡进行融合见《采用雷达信噪比数据获取周围遮挡情况_2014年3月21日.doc》7.2　 加上雷达照射的阴影，以便和地物回波更好的重叠DEM的地图需要加上阴影，从而可以更清晰的看出地物的起伏。

传统上，这个阴影是采用假定太阳在西北方向45度进行照射、渲染得到的但我们需要将这个照射，改为由雷达来进行照射，这样的话，就能更好的将雷达的地物回波与地物实际所在位置进行重叠也就是说，相当于用DEM数据来进行地物回波的实时计算如果能较为准确的利用DEM数据来计算出地物回波的样子，则今后可以用于地物杂波的精确识别，也更容易来识别大气波导等现象了。