【ENVI入门系列】25. 立体像对DEM提取 |
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【ENVI入门系列】25. 立体像对DEM提取
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版权声明：本教程涉及到的数据仅练习使用，禁止用于商业用途。 目录 1.概述 2.详细操作步骤 第一步：输入立体像对 第二步：定义地面控制点 第三步：定义连接点 第四步：设定DEM提取参数 第五步：输出DEM并检查结果 第六步：编辑DEM 1.概述数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM除了包括地面高程信息外，还可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等。建立DEM的方法有多种，从数据源及采集方式主要有：根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获；野外测量或者从现有地形图上采集高程点或者等高线，后通过内插生成DEM等方法。 本课程学习使用DEM Extraction工具从立体像对数据中提取DEM。立体像对数据为CARTOSAT-1（P5）。 DEM Extraction工具采用流程化操作方式，可以从快速地从ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1/2、SPOT1~5，以及国产的资源三号、天绘卫星系列等立体像对中创建DEM。 注：本课程需要立体像对高程提取模块（DEM Extraction）使用许可。 2.详细操作步骤DEM Extraction工具分为9个步骤，总体上我们可分为6个步骤，如下图所示。
图2.1 DEM提取流程 使用CARTOSAT-1（P5）立体像对为例，如下表。 表2.1 CARTOSAT-1（P5）数据 文件 说明 BANDA.TIF 左影像图像文件 BANDA_MET.TXT 左影像元数据文件 BANDA_RPC.TXT 左影像RCP文件 BANDF.TIF 右影像图像文件 BANDF_MET.TXT 右影像元数据文件 BANDF_RPC.TXT 右影像RPC文件 Tie.pts 连接点文件 P5GEOTIFF.DOC 数据格式说明文件 第一步：输入立体像对（1）单击File->Open，选择BANDA.TIF和BANDF.TIF文件打开。 （2）在Toolbox中，选择/ Terrain/DEM Extraction/DEM Extraction Wizard: New。 （3）单击Select Stereo Image按钮，选择BANDA.TIF左影像（left image），BANDF.TIF为右影像（right image）。 注：1、ENVI一般能自动识别RPC文件，否则需要手动选择RPC文件。 2、左影像选择垂直观测的影像，或者观测角度小的影像。可以简单通过对比立体像对两幅影像的地面分辨率，分辨率高的当作左影像。 （4）单击Next按钮。
图2.2 Step 1 of 9输入立体像对 第二步：定义地面控制点提供三种定义地面控制点方式：不定义（No GCPs (relative DEM values only)）、交互式定义（Define GCPs Interactively）和读取控制点文件（Read GCPs From File）。由于缺少地面控制点数据，这里选择不定义控制点，单击Next按钮。 注：不定义地面控制点得到的DEM是相对高程，即以卫星地势面为基准。
图2.3 Step2 of 9定义地面控制点 第三步：定义连接点（1）提供三种定义连接点方式：自动寻找、交互式手工定义和外部读取控制点文件。选择选择自动寻找，参数设置如下所示， 连接点数目（Number of Tie Points）：60。 搜索窗口大小（Search Windows Size）：481。 移动窗口大小（Moving Window Size）：41。 最小相关系数（Minimum Correlation）：0.7 平均高程（Region Elevation）：自动从影像读取。 是否检查连接点（Examine and Edit Tie Points）：Yes注：搜索窗口和移动窗口值设置的都比较大，原因用RPC文件定位的BANDA和BANDF，发现两个图像的地理位置偏差比较大，故这里设置的值都比较大，搜索窗口大小可以参照立体像对两个图像的几何位置关系。
图2.4 Step 4 of 9、5 of 9自动选择Tie点 注：几个参数的设置说明如下说明： 搜索窗口大小（Search Windows Size）：大于或等于21的任意整数，并且必须比移动窗口大。该参数的值越大，找到匹配点的可能性也越大，但同时也要耗费更多的计算时间。大致确定搜索窗口大小的方法：在立体像对（带有粗略地理坐标）两个图像上找到一个同名点，量测两个图像上同名点的距离D（像素单位），搜索窗口大小可设置为（D+1）*2 移动窗口大小（Moving Window Size）：在搜索窗口中进行检查，寻找地形特征匹配的小区域。移动窗口大小必须是奇数。最小的移动窗口大小是5，即为5×5像素。使用较大的移动窗口将会获得更加可靠的匹配结果，但也需要更多的处理时间。移动窗口的大小跟图像空间分布率有关系，根据如下所列设置： 大于等于10 米分辨率图像，设置值的范围是9~15。 5~10 米分辨率图像，设置值的范围是11~21。 1~5米分辨率图像，设置值的范围是15~41。 小于1米分辨率图像, 设置值的范围是21~81 或者更高。（2）单击Next按钮，进入Step 5/9步骤。 注：1、如果Maximum Y Parallax>10，需要编辑自动寻找的Tie点。单击Show Table，选择Sort Table By Error，误差大的点排在前面，逐个选择Tie点查看精度，将偏离较大的点进行微调或者直接删除。 （3）自动寻找的Tie点分布有间隙，手动增加一些点，充分利用Predict Left（或Right）预测功能可以提高效率。 （4）当误差达到一定范围（Maximum Y Parallax |
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