ENVI下资源三号立体像对数据提取DEM
本文介绍利用ENVI的DEM
Extraction扩展模块对资源三号立体像对数据进行DEM提取的过程及实验结果。实验表明，ENVI完全支持国产“资源三号”卫星数据的读取、各种预处理和DEM提取。
&资源三号测绘卫星，简称ZY3，是中国第一颗民用高分辨率光学传输型测绘卫星，卫星于2012年1月9日发射，它搭载了四台光学相机，包括一台地面分辨率2.1m的正视全色TDI
CCD相机、两台地面分辨率3.6m的前视和后视全色TDI
CCD相机、一台地面分辨率5.8m的正视多光谱相机，数据主要用于地形图制图、高程建模以及资源调查等。卫星设置寿命5年，可长期、连续、稳定地获取立体全色影像、多光谱影像以及辅助数据，可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖。(来源：/index/wxcp.jsp)
立体像对DEM提取
数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，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。
的DEM自动提取模块能够简单、快速地从扫描或者数字航空影像、摆扫式或推扫式卫星传感器，如ALOS
PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2,
OrbView-3, QuickBird, WorldView-1/2、SPOT1~6，以及国产的资源三号、天绘卫星系列等创建DEM。独特的向导工具使得DEM提取更加简便、自动；提取完成后还可以使用DEM编辑工具对DEM进行局部编辑；DEM模块全面支持RPC模型参数，尽可能用最少的地面控制点达到有效精度；重叠区可以选择基于灰度或者特征自动寻找匹配点，减少工作量。
下面介绍在ENVI下对资源三号立体像对数据提取DEM的过程。
处理过程：
下图为基于立体像对的DEM提取流程图，总体上分为六步。
DEM提取流程
注：资源三号数据为*.tif图像格式+*_rpc.txt，利用ENVI的File-&open
image file可以直接读取数据。
打开DEM提取工具：
ENVI Classic或者ENVI4.8及之前版本：ENVI-&Topographic-&DEM
Extraction-&New Extraction Wizard。
ENVI5：Toolbox/Terrain/DEM
Extraction/DEM Extraction Wizard: New
该流程化的工具引导我们一步步的完成下面的操作：
第一步：输入立体像对
一般左影像加载正视影像(NWD文件夹为正视影像文件夹)
；右影像加载后视影像(BWD影像为后视影像文件夹)或者前视（FWD文件夹为正视影像文件夹）。
注：一般情况下，ENVI能自动识别RPC文件，如果意外不能识别，选择坐、右影像时候需要选择相应的RPC文件。
图2：选择立体像对文件
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、交互式定义和读取控制点文件。本文选择不定义控制点，提取的是像对高程。单击Next按钮。
注：不选择地面控制点得到的dem是相对高程值，水平面以卫星的地势面为基准，一般为wgs84基准面。
第三步：定义连接点
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。经测试，利用自动找点的功能可以对资源三号数据全自动的找到连接点。自动找点需要设置的连接点个数、搜索窗口、移动窗口、点的相关性阈值等相应参数如下图所示。
自动找点的结果有时候一定误差，根据误差由大到小排序对Tie点的逐个检查删除或者修改误差大点，让Tie在许可范围内（Maximum
Y Parallax=1.1787&10）点击Next进入下一步。
注：一般情况自动找点的精度都能满足要求，需要根据数据情况调整参数。
自动找点参数设置与结果
tie点列表及误差由大到小排序
图5：自动找点的结果
第四步：设定DEM提取参数
（1）&&&&&&
ENVI会生成核线图像，可以用于立体观测，选择一个路径分别输出，单击Next。
（2）&&&&&&
设置DEM输出投影参数。这里直接设置为UTM坐标，输出像元大小为10m（回车自动计算输出像元行列数），单击Next。
（3）&&&&&&
设置DEM输出参数，根据需求设置背景值，地形精细程度等参数，如下图所示。
图6：DEM输出投影与输出参数设置
注：为了得到最好的效果，移动窗口大小选择最大的15*15，地形细部选择最高级Level7，地形地貌选择High（山区、地形很明显的地区）。这样的设置得到的精细度最高，但是提取耗时较长。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。DEM分析与可视化-第8章_图文_百度文库
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DEM分析与可视化-第8章
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你可能喜欢　　Relief Map（也称ShadedRelief Map或Hillshade Map，地形图），指通过制图手段在二维地图上展现出三维地表的形态，如这里提供的地图，就是用Mashup的方式将阴影图和世界地图融合得到的。一般情况下，在GIS软件中我们想得到类似的效果，都是将由DEM得到的灰度阴影图和彩色的DEM图层叠加，通过控制透明度来实现的，但是这种方式的视觉效果往往不令人满意，整个地图的色调显得非常的灰暗，而且阴影图模拟的起伏细节也显示得不够明显，如下图所示。本文会介绍一种图像融合的方式，既不会影响DEM的色彩，又不丧失阴影图细节，实现软件为ArcGIS。
&&&&&&&& 这里用的的方法就是Pansharpening，维基百科里给出的解释是Pansharpening is a process of merging high-resolution&&and lower resolution&&imagery to create a single high-resolution color image，也就是将一个高分辨率的单波段全色影像和一个低分辨率的多波段彩色影像融合，从而得到一个高分辨率的单波段彩色影像。这里我们用到的全色影像就是阴影图，而多波段是原始的DEM数据。
（1）数据预处理
&&&&&&&& 做地形图我们手头的必备数据就是DEM，如果苦于没有DEM的同学，可以去看一下，山姆大叔还是很慷慨的，提供了90M分辨率的全球DEM下载，这么大的影像当然是分块的，咱可以根据经纬度的范围选择下载后再将其拼接起来，这些细节就不再赘述了，详见ArcGIS Desktop Help吧~，那么阴影图是如何得到的呢？这个常用的工具在ArcGIS中可以直接找到&&Hillshade，这个工具是通过模拟太阳光照强度来展示地形的起伏效果，两个重要参数一个太阳入射角（默认值是315指太阳从西北方向入射，这里根据手头的数据我改为了135度），另一个是太阳方位角就取默认值，这样就得到了上图中间的阴影图，灰度值从0-255，光照值大就是高地，值小的是洼地。
&&&&&&&& 再下来要给DEM上色了，这步还是很关键的，这里用了stretch拉伸的方式渲染，选取一个合适的color ramp，但是现在单波段怎么变成RGB的多波段DEM呢？这里要先在ArcMap中DEM图层的右键菜单里选择导出，勾选下图中的use renderer和force rgb，这样准备工作就ok了。
（2）影像融合
&&&&&&&& 首先打开Window菜单下的Image Analysis窗口，同时选中DEM和阴影图，然后点击下面Processing面板中的Pan-sharpening tool，这时就会生成一个新的图层，下面来一起设置一下这个图层的显示属性：
右键属性，在Functions面板中，右键打开Pansharpening Function的属性，在general里设置输出的像元类型，这里选择8 bit unsigned；然后在Pan sharpen里设置Method为Simple Mean，点击确定。
右键Pansharpening Function，选择Insert&&stretch function，勾选Use Gamma，相应的把每个波段的gamma值设置为0.5.
注：这里应用gamma校正，是希望调整由于显卡或者显示器的原因令实际输出的图像在亮度上有偏差，，当Gamma值等于1的时候，曲线为与坐标轴成45&的直线，这个时候表示输入和输出密度相同。高于1的Gamma值将会造成输出亮化，低于1的Gamma值将会造成输出暗化。一些研究表明Gamma值取0.4或0.45是最接近人类视觉系统的，这个还要自己来尝试，看看怎样得到的图像效果最好。
&&&爱地图，关注制图，交流制图问题欢迎@王又又_GeoInfo
阅读(...) 评论()利用资源三号测绘卫星立体像对提取DEM及精度评价
16:14:38来源：测绘通报
编辑：浏览： 次
数字高程模型(DEM)是遥感与GIS中赖以进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据，广泛应用于测绘、土壤侵蚀、道路勘测设计、土地利用管理、滑坡监测与灾害控制、水文模型分析、地貌变化等方面。在矿区，矿业开发活动会对地表产生相应影响，引起地表塌陷、滑坡、废弃物污染、水土流失等系列环境与灾害问题。
而对上述问题进行有效监测与分析需要地形数据的支持(见表1) 。如吴立新等利用DInSAR技术在唐山开滦矿区开展地表沉陷监测试验研究，取得了比较满意的效果;周伟等利用DEM数据对山西平朔露天矿煤矿区采矿前后地形变化进行研究，为矿区规划与治理提供了参考
表1矿区对地形数据的需求
目前，地形数据主要来自现场实测与遥感测量。但由于现场实测受到人力、物力和现场条件等诸多因素的限制，因此遥感测量手段越来越受到重视。
遥感测量手段主要包括合成孔径雷达干涉测量(InSAR) 、激光雷达遥感(LiDAR)和光学立体像对提取等。但是，InSAR与LiDAR数据的重复可获取性差，在某种程度上限制了其应用和推广。随着空间分辨率的逐步提高，利用光学影像立体像对提取较高精度地形信息的应用越来越多。
Akira Hirano等利用ASTER立体像对提取了DEM，并在全球选择4个试验区对DEM高程精度进行了评价，结果表明，其提取的DEM高程精度在7～15m之间，达到了预期效果;鄂栋臣等利用IKONOS立体像对提取了南极菲尔德斯半岛地区的DEM，精度优于5m，能满足1∶10000比例尺地形图制图要求; 虞欣等利用北京市某地区的GeoEye1卫星影像提取了高程信息，认为试验结果可以满足国家1∶5000地形图绝对定向后的高程限差;丁辉等利用IKONOS立体像对提取了陕西翠华山地区的DEM，认为引入少量控制点就能使结果达到1∶5000比例尺地形图精度要求。
但是，上述卫星遥感数据全部产于国外，大大限制了国内用户的自主性和产品的可选性。值得欣慰的是，日11时17分，中国首颗高精度民用立体测绘卫星&资源三号&在太原卫星发射中心发射升空，并于2天后传回第一批影像数据。初步试验结果显示，其高程精度较高，可达2～3m。本文针对基于资源三号卫星获取的神东矿区试验区前后视全色立体像对，进行初步处理并生成DEM，并利用已有地面高程数据对DEM进行了评定，为该数据在矿区的应用推广提供参考。
二、试验区与数据
本文选择神东矿区大柳塔煤矿作为试验区。该区位于中国西北，地处黄土高原丘陵沟壑区与毛乌素沙漠过渡地带，是国家规划建设的13个大型煤炭基地之一。收集该区等高线地形图(WGS84椭球UTM 投影) ，并利用地形图中高程控制点(精度为0.01m)作为本试验的控制点，随机选取32个高程点作为检查点(精度为0.01 m)。
资源三号测绘卫星共装载4台相机，1台2.5m分辨率的全色相机和2台4m分辨率的全色相机按照前视、正视、后视方式排列，进行立体成像，还有1台10m分辨率的多光谱相机，包括蓝、绿、红和近红 外4个波段，光谱范围分别为0.45～0.52&m，0.52～0.59&m，0.63～0.69&m，0.77～0.89&m。本次试验所用数据为前后视立体像对(如图1所示)，空间分辨率为4m(见表2)。
同大多数高分卫星遥感数据一样，此数据不提供精密的卫星轨道和姿态参数，而是提供与卫星轨道和姿态无关的RPC模型。RPC模型实质上是有理函数模型(rational function model，RFM)，包括10 个标准化转换参数和80个多项式系数。这些参数代表着卫星影像的图像坐标与地理空间坐标之间的转换关系，因此可以利用RPC系数进行DEM的提取。
图1神东矿区大柳塔矿的资源三号卫星前视影像
表2资源三号卫星立体像对数据参数
三、DEM生产
1.处理软件
利用ENVI4.5软件中的DEM_Extraction模块。
2.处理流程
1)输入立体像对，定义控制点。对于神东矿区数据，其分为3种方式，即无控制点、1个控制点和5个控制点。
2)选择并优化同名点。利用软件自动选取连接点，对这些连接点逐一进行检查与手工编辑;对于图像特征不明显的区域，增加连接点的数量。
3)设置DEM的平面分辨率和细节显示水平等参数。将DEM图像的平面分辨率设置为4m(与立体像对相同);细节显示水平设置为最高级(Level7);数据类型设置为Floating。
4)输出DEM图像(如图2所示)。运算过程约需8～10h。
图2神东矿区大柳塔矿的三维影像图
四、DEM精度评定
1.评价指标
1)标准差(SD)评价公式为
2.评定结果
选取32个检查点，分别对3种DEM结果进行检查，结果见表3、表4。结果显示，无控制点情况下，立体像对DEM残差较大，但标准差为2.13m，与1个控制点情况相同，表明残差主要由系统误差引起;1 个控制点与5个控制点情况下，DEM的中误差基本相同，分别为4.28m和4.30m，控制点数量的增加并未起到提高精度的作用。
五、结论与讨论
本文利用我国最新发射升空的资源三号测绘卫星前后视立体像对生成DEM，并在神东矿区试验区对其精度进行了评定。无控制点情况下，DEM高程标准差为2.13m，即相对精度可达2.13m。从标准差这一精度指标来看，无控制点与有控制点结果精度相当。因此，若无法获取绝对高程值，采用无控制点方式获取DEM即可。有控制点情况下，控制点数量的增加未能提高DEM精度，1个控制点即可使DEM绝对精度达4.28m。
表3神东矿区大柳塔矿检查点与DEM结果比对
表4 神东矿区大柳塔矿 DEM 精度评定结果
同类遥感卫星(如ASTER、IRS-P5、IKONOS等)立体像对生成DEM的精度都与影像的空间分辨率有关，而且绝大多数DEM高程精度明显低于影像本身空间分辨率(见表5) 。资源三号测绘卫星立体像对的空间分辨率为4m，在神东矿区DEM高程中误差为4.28m，此精度完全可以接受。
表5同类遥感卫星立体像对生成DEM精度比对
本试验不足之处在于: 神东矿区控制点和检查点数据源于地形图，本身存在一定误差，对精度评定结果会产生影响。本试验区为风沙丘陵地貌，下一步工作将会对更多地形地貌类型矿区DEM的精度进行评定。
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近日，多个Google 在国内的Hosts的IP地址都失效查看: 8875|回复: 15
中国等高线DEM地图合并安装到MapSource或BaseCamp终于成功
综合发帖模板
适用系统(可多选):
中国 & 中国
支持分辨率(可多选):
资源分类(可多选):
改进主程序&自制地图&
本帖最后由 96xg10 于
20:57 编辑
中国等高线DEM地图合并安装到MapSource或BaseCamp终于成功，发张图片，太漂亮了。（点击图片可以放大）
本帖子中包含更多资源
才可以下载或查看，没有帐号？
这个卫星图是怎么放进去的
求教程~~~~~~~~~~~~
不知何故，搞笑
本帖子中包含更多资源
才可以下载或查看，没有帐号？
commander2008 发表于
求教程~~~~~~~~~~~~
见下面链接
得严重感谢
mmlpplm 发表于
漂亮，得感谢Garmin的BirdsEye啊，就是要收费。不知怎么，我在Garmin的官网上订阅不了？
见下面链接
这个我也试了，和你的这个效果不一样，你这个好像是卫星图，那个像是2D的，怎么做的？
gghjhk 发表于
见下面链接
/threads--1.html?from=threadlink
这个我也试了，和你的这个效果 ...
点BaseCamp的菜单栏-工具-BirdsEye，会有个黄色框框让你选择区域，然后按照提示下一步下一步....BirdsEye就会自动帮你下载卫星图片叠加在地图上
前提是你要有GARMIN机器与电脑连接并且BaseCamp能正确认出你的机器
至于能下载多大区域的卫片取决于你有没有GARMIN给你机器的授权码（大区域需要付费），不付费只能下载一小块区域
你说的2D不明白什么意思，BaseCamp有平面2D\立体3D\2D3D各半3个转换按钮，你点3D按钮就能出立体效果了，前提是你已经按照王老师那个教程贴安装成功了就行
swordance 发表于
点BaseCamp的菜单栏-工具-BirdsEye，会有个黄色框框让你选择区域，然后按照提示下一步下一步....BirdsEye就会自动帮你下载卫星图片叠加在地图上
前提是你要有GARMIN机器与电脑连接并且BaseCamp能正确认出你的机器
至于能下载多大区域的卫片取决于你有没有GARMIN给你机器的授权码（大区域需要付费），不付费只能下载一小块区域（有些美版机型有BirdsEye破解补丁就可以下载无限大区域的卫片了）
本帖最后由 swordance 于
22:38 编辑
MGD!我等没钱买garmin的穷族，只能望鸟眼而兴叹了~~~~掩面而去
还是多玩玩googlearth的3D去吧~~~
费了些气力，参考wanglody大师的三合一大贴，我可以basecamp上玩玩3D地图，但色彩、细腻度上没法跟googleearth3D相比的。
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