1、第11章 地形分析數字高程模型（Digital Elevation Model，簡稱DEM），是用一組有序數值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型。DEM是數字地形模型（Digital Terrain Model，簡稱DTM）的一個分支，其它各種地形特征值均可由此派生，如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性。DEM還可以計算地形特征參數，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和溝谷等。建立DEM的方法有多種。按數據源及采集方式主要有：（1）直接從地面測量，例如用GPS、全站儀 、野外測量等；（2）根據航空或航天影像，通過攝影測量途徑獲取，如立體坐標量測儀觀測及空三加密法、解析測圖、數字攝影測

2、量等；（3）從現有地形圖上采集，如格網讀點法、數字化儀手扶跟蹤及掃描儀半自動采集，然后通過內插生成DEM等方法。DEM的內插方法很多，常用的有整體內插、分塊內插和逐點內插三種。下表對比了幾種創建DEM的主要方法。表11.1 幾種DEM創建方法匯總 【遙感專題系列】影像信息提取之DEM提取EB/OL. 9d01017lty.html.方法優點缺點航空攝影測量成熟的方法，精度高，可獲取大比例尺DEM。 成本高，周期長，且受航空管制。高程點或者等高線差值 成本低，操作簡單。受數據源限制大，很多地區無高程點或等高線數據。衛星遙感 可以大范圍獲取DEM。 受天氣影

3、響較大，目前可獲取的比例尺較小。 干涉雷達技術可以大范圍獲取DEM，不受天氣影響。 目前獲取大比例尺DEM較困難，隨著德國高分辨率雷達衛星TanDEM-X的上天會有所突破。激光雷達技術 精度高，可獲取大比例尺DEM。 起步階段，技術門檻高。  要想快速的獲取大范圍的DEM數據，衛星遙感是一種較好的方法。隨著衛星傳感器的飛速發展，獲取的DEM精度越來越高。如目前商業衛星最高分辨率的0.41米GeoEye-1，在使用高質量控制資料時，垂直精度的中誤差可達到0.5米，可滿足1:5000的地圖比例尺生產。可以立體成像的衛星主要有ASTER，ALOS&#

4、160;PRISM，CARTOSAT-1，FORMOSAT-2，IKONOS，KOMPSAT-2， OrbView-3， QuickBird，RapidEye， GeoEye-1，WorldView-1/2，SPOT 5/6，Pleiades，以及國產的資源三號、資源一號02C星、天繪衛星等。由于DEM描述的是地面高程信息，它在測繪、水文、氣象、地貌、地質、土壤、工程建設、通訊、軍事等國民經濟和國防建設，以及人文和自然科學領域有著廣泛的應用。例如在工程建設上，可用于土方量計算、通視分析等；在防洪減災方面，DEM是進行水文分析，包括匯水區分析、水系網絡分析

5、、降雨分析、蓄洪計算、淹沒分析等的基礎；在無線通訊上，可用于蜂窩電話的基站分析等。DEM還廣泛用于生產地圖產品，如等高線地圖、正射地圖等。在遙感應用方面，DEM用于制圖、正射校正和土地利用分類；還可用于高速公路和鐵路的規劃中。1 / 3111.1 地形建模11.1.1 地形菜單ENVI5.0的Topographic （地形）菜單可以對DEM數據進行打開、分析和輸出等操作。圖11.1 地形菜單Ø 打開地形文件（Open Topographic File）：可以打開的格式有數字地形高程數據（DTED）、美國地質勘察數字高程模型（USGS DEM）、空間數據轉換標準（SDTS）格式的 US

6、GS 數字高程模型（USGS SDTS DEM）文件以及 Shuttle Radar Topography Mission即航天飛機雷達地形測繪的數字高程模型（SRTM DEM）格式 北京星圖環宇科技有限公司. ENVI遙感影像處理實用手冊M. 2005：496.。Ø 地形建模（Topographic Modeling）：可以從地形數據中計算出一些地形模型，包括坡度、坡向、凸面和曲率等。Ø 地形特征（Topographic Features）：可以生成一幅分類圖像，其中顯示河道、山脊、山峰、溝谷、水平面等。Ø DEM擴展模塊（DEM Extraction）：它能夠

7、簡單、快速地從掃描、數字航空影像或者沿軌道方向、垂直軌道方向的推掃式衛星傳感器等影像上創建DEM。DEM Extraction模塊除了DEM自動提取向導外，還包括三個DEM工具：DEM編輯工具（Edit DEM Results）、立體3D量測工具（Stereo 3D Measurement）和核線圖像3D光標工具（Epipolar 3D Cursor）。Ø 使用菜單中的其它地形工具可以進行以下操作：生成山區陰影圖像（Create Hill Shade Image）、替換數字高程數據中的壞值（Replace Bad Values）、不規則點柵格化（Rasterize Point Dat

8、a）、將矢量地形圖轉化為柵格DEM（Convert Contours to DEM）及對地形數據進行3D曲面瀏覽（3D SurfaceView）等。11.1.2 地形建模使用Topographic Modeling 選項可以對DEM數據進行處理，生成陰影地貌表面；計算地形模型參數信息，包括：坡度（Slope）、坡向（Aspect）、陰影地貌圖像（Shaded Relief）、剖面曲率（Profile Convexity）、水平曲率（Plan Convexity）、縱向曲率（Longitudinal Convexity）、橫向曲率（Cross Sectional Convexity）、最小曲率（

9、Minimum Convexity）、最大曲率（Maximum Convexity）及均方根誤差（DEM Error） 鄧書斌. ENVI遙感圖像處理方法M. 北京：科學出版社，2011：248.。Ø 坡度（Slope）：以“度”或者百分比為單位，在水平面上為0度；Ø 坡向（Aspect）：以“度”為單位，ENVI將正北方向的坡向設為0度，角度按順時針方向增加；Ø 陰影地貌圖像（Shaded Relief）：入射角的余弦；Ø 剖面曲率（Profile Convexity）：剖面曲率（與z軸所在的平面和坡面相交）度量坡度沿剖面的變化速率；Ø 水平

10、曲率（Plan Convexity）：（與XY平面相交）度量坡向沿平面的變化速率；Ø 縱向曲率（Longitudinal Convexity）：（相交于包含坡度法線和坡向方向平面）度量沿著下降坡面的表面曲率正交性；Ø 橫向曲率（Cross Sectional Convexity）：（與包含坡度法線和坡向垂線的平面相交）度量垂直下降坡面的表面曲率正交性；Ø 最小曲率（Minimum Curvature）：計算得到整體曲率的最小值；Ø 最大曲率（Maximum Curvature）：計算得到整體曲率的最大值；Ø 均方根誤差（RMS Error）：表

11、示二次曲面與實際數字高程數據的擬合好壞。ENVI地形模型工具使用圖像格式的DEM文件，而不是原始的USGS格式的DEM數據。例如USGS DEM、USGS SDTS DEM、DTED、SRTM DEM等格式都需要通過FileOpen External fileDigital Elevation或者TopographicOpen Topographic File選擇一種格式打開，ENVI自動將原始格式的DEM轉換為ENVI標準柵格文件。具體地形建模步驟如下：（1）在ENVI主菜單中，選擇TopographicTopographic Modeling，在彈出的Topo Model Input DE

12、M對話框中，選擇一個DEM文件。打開一個新的DEM文件，選擇File OpenNew File。點擊“OK”，打開Topo Model Parameters對話框（圖11.2）。（2）在Topo Model Parameters對話框中，選擇地形核大小（Topographic Kernel Size）為5。更改地形核尺寸的目的是為了提取多尺度地形信息，可以使用不同的變化核提取多尺度地形信息。需要注意的是地形核越大，處理速度越慢。（3）Select Topographic Measures to Compute列表中，選擇要計算的地形模型信息，本實驗選擇了全部。（4）單擊Compute Sun

13、Elevation and Azimuth按鈕，在Compute Sun Elevation and Azimuth對話框中（如圖1l .3），輸入日期和時間：GMT為16:45:14，Lat（緯度）為31度，Lon（經度）為110度。單擊OK按鈕，ENVI將自動計算出太陽高度角和方位角。（5）選擇輸出路徑及文件名，單擊OK按鈕，執行地形建模。（6）得到的結果是一個多波段圖像文件，每一個地形模型形成一個波段（如圖1l .4）。圖11.2 Topo Model Parameters對話框圖11.3 Compute Sun Elevation and Azimuth對話框圖11.4 地形模型圖像1

14、1.1.3 三維地形可視化ENVI的三維可視化功能可以將DEM數據以網格結構（wire frame）、規則格網（ruled grid）或點的形式顯示出來，或者將一幅圖像疊加到DEM數據上構建簡單的三維地形可視化場景。這兩個文件的空間分辨率不必相同。若這兩個文件都經過定位，它們的投影也可以不必相同，ENVI 將在飛行瀏覽中對DEM 進行重新投影，使其與圖像投影相匹配 【ENVI入門系列】20.地形分析與可視化EB/OL.http：/。三維地形場景的生成步驟如下。（1）分別將SPOT數據和DEM數據文件打開。（2）在Toolbox中，選擇Topographic3D Surface View。選擇S

15、POT圖像文件的RGB三個波段，之后在Associated DEM Input File對話框中選擇對應的DEM文件（圖11.5）。圖11.5 Associated DEM Input File對話框（3）在3D Surface View Input Parameters對話框中（圖11.6），需要設置以下參數：Ø DEM分辨率（DEM Resolution）：使用較高DEM分辨率將會減慢可視化的速度。可以選擇多個不同的DEM分辨率，在三維場景可視化時根據實際需求來回切換。通常，當確定最佳飛行路線時，可以選擇最低的分辨率（64）；然后，在顯示最終三維曲面飛行時，再選擇較高的分辨率。&

16、#216; 重采樣方法（Resampling）：最鄰近重采樣（Nearest Neighbor）法和象元聚合重采樣（Aggregate）法。Ø DEM最大/最小繪制值范圍（DEM min plot value和DEM max plot value）：可選項。這些值可從DEM數據中選取（用來去除背景像素值，或限制DEM高程范圍）。需要注意的是低于最小值或者高于最大值的DEM值將不會繪制在三維場景中。Ø 垂直夸張系數（Vertical Exaggeration）：作用于垂直方向的比例放大系數。值越大，夸張程度越高。Ø 圖像紋理分辨率（Image Resolution）

17、：原始大小（Full）和設定值（Other）。（4）單擊OK按鈕，創建三維場景（圖11.7）。圖11.6 3D Surface View Input Parameters對話框圖11.7 三維場景圖（5）在3D Surface View窗口中，交互瀏覽三維場景。Ø 單擊鼠標左鍵，并沿著水平方向拖動鼠標，這將使得三維曲面繞著Z軸旋轉。點擊鼠標左鍵，并沿著垂直方向拖動鼠標，這將會使三維曲面繞著X軸旋轉。Ø 單擊鼠標中鍵，并拖動鼠標，可以在相應的方向平移（漫游）圖像。Ø 單擊鼠標右鍵，并向右拖動鼠標，可以增大縮放比例系數。點擊鼠標右鍵，并向左拖動鼠標，可以減小縮放比例系

18、數。11.2 地形特征提取ENVI能夠從DEM中提取地形特征，包括山峰（Peak）、山脊（Ridge）、平原（Pass）、水平面（Plane）、山溝（Channel）和溝谷（Pit）。提取地形特征的具體操作如下：（1）在ENVI主菜單中，選擇TopographicTopographic Features；在彈出的Topographic Feature Input DEM對話框中，選擇DEM文件，點擊OK按鈕。打開Topographic Features Parameters對話框（圖11.8）。圖11.8 Topographic Features Parameters對話框（2）坡度容差（Sl

19、ope Tolerance）：設置為1；曲率容差（Curvature Tolerance）：設為0.l。這兩個容差用來區分像元是山峰、溝谷、平原還是河道、山脊。被區分為山峰、溝谷或平原的像元，其對應坡度值必需小于坡度容差，并且垂直方向曲率必須大于曲率容差。增加坡度容差及減少曲率容差將導致分類輸出圖像中的山峰、溝谷和平原的數量增多。（3）地形核大小（Topographic Kernel Size）：7。可以使用不同的核尺寸提取多尺度地形信息。核尺寸越大，處理速度越慢。（4）在Select Feature to Classify列表中，選擇所有的地形特征。（5）選擇輸出路徑及文件名，單擊OK按鈕，

20、執行地形特征提取。（6）得到分類圖像（圖11.9）。圖11.9 輸出的分類圖像11.3 立體像對DEM自動提取在ENVI中，利用立體像對自動提取DEM時，首先需要確認是否擁有DEM Extraction擴展模塊的使用許可。它的流程總體上分為六步。如下所示：1、 輸入立體像對需要兩個具有重疊區的黑白影像，帶有RPC文件。 RPC文件用來產生Tie點（連接點）和計算立體圖像之間的關系。2、 定義地面控制點如果沒有地面控制點信息，DEM自動提取向導執行的結果是以衛星默認的地勢面作為基準面的相對DEM；在有地面控制點信息情況下，可以得到絕對DEM。3、 定義連接點采用手動或者自動的方式在兩個

21、影像上尋找同名點。 4、 設定DEM提取參數參數包括坐標投影、像元大小、插值算法和參數等。5、 輸出DEM并檢查結果6、 編輯DEM 獲取的DEM屬于DSM（數字表面模型)，根據需要可去除如樹高、房子高度等信息，將DSM變成真正的DEM。如果影像上有厚云，這部分區域的DEM實際上是云的高度，也需要進行局部的修改。11.3.1 DEM自動提取操作步驟本節內容采用文獻4中以CARTOSAT-1（P5）數據為例介紹從立體像對中提取DEM的詳細操作步驟。表11.3是數據文件的詳細說明。表11.3 CARTOSAT-1（P5）數據 【遙感專題系列】影像信息提取之DEM提取EB/OL.

22、 http：/4b1e9d01017lty.html.文件說明BANDA.TIF左影像圖像文件BANDA_MET.TXT左影像元數據文件BANDA_RPC.TXT左影像RCP文件BANDF.TIF右影像圖像文件BANDF_MET.TXT右影像元數據文件BANDF_RPC.TXT右影像RCP文件Tie.pts連接點文件P5GEOTIFF.DOC數據格式說明文件第一步 輸入立體像對（1）在主菜單中，選擇FileOpen Image選擇BANDA.TIF和BANDF.TIF文件打開。（2）在主菜單中，選擇TopographicDEM Extraction打開DEM Extraction模塊功能命令，

23、菜單命令及其功能說明如下表所示。表11.2 DEM Extraction模塊菜單命令及其功能說明 鄧書斌. ENVI遙感圖像處理方法M. 北京：科學出版社，2011：234.菜單命令功能說明DEM Extraction WizardDEM自動提取向導NEW新建DEM自動提取向導工程USE Previous File打開DEM自動提取向導工程文件Select Stereo GCPs選擇立體像對的地面控制點（GCP）Select Stereo Tie Points選擇立體像對的連接點（Tie）Build Epipolar Images創建核線圖像Extract DEM提取DEM，需要控制點文件、連

24、接點文件等外部輔助文件。Edit DEM Result編輯DEM結果Stereo 3D Measurement立體3D量測工具Epipolar 3D Cursor核線圖像3D光標工具（3）選擇DEM Extraction WizardNew，打開DEM Extraction Wizard對話框（圖11.10），包括9個小步驟。（4）單擊Select Stereo Images按鈕，選擇BANDA.TIF作為左視圖像（Left image）， BANDF.TIF作為右視圖像（Right image）。一般推薦垂直獲取圖像（nadir- viewing）或者觀測角度小的影像作為左視圖，非垂直方向（

25、off-nadir viewing）獲取圖像作為右視圖。也可以通過簡單對比立體像對兩幅影像的地面分辨率，分辨率高的作為左視圖。（5）系統自動根據自帶的星歷參數文件獲得圖像區域的最大高程和最小高程，也可以根據已知信息手動輸入。（6）單擊Next按鈕，進入Step2操作。圖11.10 DEM Extraction Wizard Step1對話框第二步 定義地面控制點DEM Extraction Wizard 的Step2共有三種控制點定義方法（圖11.11）。（1）No GCPS（relative DEM value only）無控制點，選擇這個選項得到的DEM是相對高程。（2）Define GC

26、PS Interactively交互式選擇控制點。選擇這個選項后，單擊Next按鈕，打開交互定義地面控制點界面。控制點的選擇過程與幾何校正相似。（3）Read GCPs From File從外部文件（.pts）中讀取控制點。由于缺少地面控制點數據，故本實驗中選擇No GCPs（relative DEM value only），單擊Next按鈕，進入Step4操作。圖11.11 Step2選擇定義地面控制點方式第三步 定義連接點Step3提供了三種定義連接點的方法。（1）Generate Tie Points Automatically基于區域灰度匹配法自動尋找重疊區的連接點，如圖11.12所示

27、。以下是幾個參數的說明：Ø 連接點數目（Number of Tie Point）：60。需要尋找連接點的數量。Ø 搜索窗口大小（Search Windows size）：481。大于或等于21的任意整數，并且必須比移動窗口大。該參數的值越大，找到匹配點的可能性也越大，但同時要耗費更多的計算時間。大致確定搜索窗口大小的方法是：在立體像對（帶有粗略地理坐標）的兩個圖像上找到一個同名點，量測這兩個圖像上同名點間的距離D（像素單位），搜索窗口大小可設置為(D+1)x2。Ø 移動窗口大小（Moving Window size）：41。在搜索窗口中進行檢查，尋找地形特征匹配的

28、小區域。移動窗口大小必須是奇數。最小的移動窗口大小是5，即為5x5像素。使用較大的移動窗口將會獲得更加可靠的匹配結果，但也需要更多的處理時間。移動窗口的大小跟圖像空間分辨率有關系，參照如下設置：u 大于等于10m分辨率圖像，設置值的范圍是915；u 5l0m分辨率圖像，設置值的范圍是1121；u 15m分辨率圖像，設置值的范圍是1541；u 小于1m分辨率圖像，設置值的范圍是2181或者更高。Ø 平均高程（Region Elevation）：自動從圖像讀取，根據提供的RPC文件計算得到。Ø 是否檢查連接點（Examine and Edit Tie Point）：Yes。如果

29、選擇“Yes”，單擊Next按鈕，進入查看/添加/編輯連接點步驟（Step5）；選擇No，直接跳過查看/添加/編輯連接點步驟（Step5）。圖11.12 Step4自動尋找重疊區的匹配點（2）Define Tie Point Interactively人工交互式定義連接點（至少需要定義9個連接點）。選擇此選項單擊Next按鈕進入查看/添加/編輯連接點步驟（Step5）（圖11. 12）。（3）Read Tie Points From File讀取外部連接點文件（.pts）。Examine and Edit Tie Points項如果選擇“Yes”，單擊Next按鈕，進入查看/添加/編輯連接點步

30、驟（Step5）；選擇No，直接跳過查看/添加/編輯連接點步驟（Step5）（圖11. 12）。本例中選擇的是Generate Tie Points Automatically。按照上述內容設置好參數后單擊Next按鈕，進入查看/添加/編輯連接點步驟step5（圖11.13）。利用這個對話框上的功能按鈕手動添加新的連接點，編輯已選擇的連接點。每個按鈕命令的功能說明如表11.4所示。當連接點數量大于9個，且最大Y方向視差（Maximum Y Parallax）的值小于10（以像素為單位）時，單擊Next按鈕，進入Step6。圖11.13 Step5查看/添加/編輯連接點 注：1 如果最大Y方向視

31、差大于10，需要編輯自動尋找的Tie點。單擊Show Table，選擇Sort Table By Error，誤差大的點排在前面，逐個選擇Tie點查看精度，將偏離較大的點進行微調或者直接刪除。2 自動尋找的Tie點分布有間隙，可以手動增加一些點，充分利用Predict Left（或Right）預測功能可以提高效率。3 可先單擊Delete ALL刪除所有點，再單擊Restore加載提供的Tie.pts文件。表11. 4 查看/添加/編輯連接點界面按鈕命令及功能說明按鈕名稱功能Go to定位到當前選擇的連接點Add將左右圖像的光標定位到同一位置，單擊此按鈕新增連接點。Update選擇一個需要編輯

32、的連接點，移動左右圖像的Zoom窗口的十字光標重新定位一個新位置。單擊此按鈕，用當前位置更新連接點的位置。Reset重設當前選擇的連接點回到最初位置，取消之前對該點的所有編輯。Delete刪除當前選擇的連接點Delete All刪除所有連接點Show/Hide Table打開/關閉連接點列表Save將定義的連接點保存為外部文件Restore打開外部連接點文件Predict Left在右圖像定位一個連接點后，利用此按鈕可在左圖像上預測大概位置。Predict Right在左圖像定位一個連接點后，利用此按鈕可在右圖像上預測大概位置。Params設置預測點參數，包括搜索窗口和移動窗口的大小。在Ste

33、p6中（圖11.14），利用連接點計算生成核線圖像（Epipolar Image ）。核線圖像描述了立體像對之間的像素關系，可以利用立體眼鏡瀏覽3D效果。圖11.14 Step6輸出核線圖像該模塊包括：（1）分別為左、右核線圖像選擇保存路徑及文件名。（2）核線圖像縮放系數（Epipolar Reduction Factor），默認值為1（不縮放）。（3）單擊RGB=Left、Right、Right或者RGB=Right、Left、Left按鈕，在Display窗口中顯示核線圖像（圖11.15），可以利用立體眼鏡瀏覽3D效果。圖11.15 顯示核線圖像（4）單擊Next按鈕。進入設定輸出參數步驟

34、Step7。第四步 設定輸出參數Step7可設定輸出DEM的投影參數、像元大小和范圍（圖11.16）。單擊Next按鈕，進入Step8。圖11.16 Step7設定輸出DEM的投影參數、像元大小和范圍Step8可以設定DEM輸出參數（圖11.17）。（1）需要設定如下參數：Ø 最小相關系數閾值（Minimum Correlation）：范圍為01，用以評價兩個點匹配好壞。閾值越大，匹配精度越高，能得到的匹配點越少。一般設定為0.650.85。Ø 背景值（Background Value）：DEM的背景像素值。Ø 外邊界清理焊縫（Edge Trimming）：范圍為

35、0.00.6。設定輸出DEM外邊界清理焊縫寬度，用占整個DEM的百分比來表示。Ø 移動窗口大小（Moving Window Size）：定義計算兩圖像相關性的范圍大小，用來執行圖像匹配，值越大越可靠，精確的匹配結果越少，計算量越大。Ø 地形地貌（Terrain Relief）：分為Low、Moderate和High三個級別。Low用于覆蓋區域地形平坦；Moderate用于大多數地形；High用于山區，地形、地貌變化明顯的區域。Ø 地形細部（Terrain Detail）：設置DEM地形細節等級。等級越高，生成的DEM越精細，處理時間越長。Ø 數據輸出類型

36、（Output Data Type）：16位的Integer和32位的Floating Point。（2）選擇DEM輸出路徑及文件名。（3）單擊Next按鈕，執行DEM生成過程，進入Step9（圖11.18）。第五步 輸出DEM及檢查結果Step9已經產生了DEM結果（圖11.18），單擊Load DEM Result to Display按鈕，可將產生的DEM結果顯示在Display窗口中（圖11.19）。圖11.17 Step8設定生成DEM參數圖11.18 Step9產生DEM結果圖11.19 生成的DEM第六步 編輯DEM在Step9（圖11.18）中，單擊Load DEM Resul

37、t to Display with Editing Tools按鈕，出現編輯窗口，對生成的DEM可以進行編輯（具體操作見下一節）。單擊Save按鈕，將整個操作流程保存為工程文件；單擊Finish按鈕，完成整個DEM的提取流程。11.3.3 編輯DEM在ENVI5.0中編輯DEM有兩種方法，一種是在DEM自動提取向導的Step9中，單擊Load DEM Result to Display with Editing Tools按鈕，可以打開DEM編輯工具并將DEM數據顯示在Display中。另一種是在主菜單中，選擇TopographicDEM ExtractionEdit DEM Result，打

38、開DEM編輯工具。DEM編輯工具提供如下表所列的7種DEM數據高程值編輯方法。表11.5 編輯DEM高程值的7種方法 鄧書斌. ENVI遙感圖像處理方法M. 北京：科學出版社，2011：242.方法說明Replace with value用指定的值替換感興趣區內的高程值，需要設定一個替代常量。Replace with mean用感興趣區內原來的平均高程值替換整個感興趣區內的高程值。Smooth對感興趣區內做低通卷積濾波，需要設定一個卷積核，默認為3x3。Median Filter對感興趣區內做中值卷積濾波，需要設定一個卷積核，默認為3x3。Noise Removal如果感興趣區內原高程值大于其

39、周圍高程值的標準差，則用周圍高程值的中值代替。Triangulate用三角內插算法對感興趣區內的高程值重新插值。Thin Plate Spline用薄板樣條插值算法對感興趣區內的高程值重新插值。編輯DEM的具體操作步驟如下：（1）在主菜單中，選擇TopographicDEM ExtractionEdit DEM Result，在文件選擇框中選擇需要編輯的DEM數據，打開DEM編輯工具（圖11. 20）。（2）選擇ROI定義窗口（Window）：本實驗中選擇Image。（3）選擇ROI定義類型（Type）：選擇Polygon。（4）選擇像素值編輯方法（Method）：選擇Replace with

40、 mean。（5）在Image窗口單擊鼠標左鍵繪制多邊形，單擊鼠標右鍵閉合多邊形。（6）在DEM Editing Tool對話框中，單擊Apply to Region of Interest按鈕，執行編輯。（7）在Image窗口中，單擊鼠標中鍵刪除已繪制的ROI區域，重復上述5-6步驟繼續編輯其它區域的DEM。（8）在Undo功能區內顯示了編輯次數，利用Undo Last Edit或者Undo All Edit按鈕可以取消之前或所有的編輯操作。（9）完成所有的DEM編輯區域后，單擊Save Changes按鈕，保存修改結果。圖11. 20 DEM編輯窗口11.3.4 立體3D量測工具立體3D量

41、測工具（The Stereo Pair 3D Measurement Tool），可以從兩幅立體像對中量測一個點的高程信息，并可以輸出為ASCII文件、EVF矢量文件和ArcView 3D shapefi1e文件。具體操作過程如下：（1）在主菜單中，選擇FileOpen Image選擇BANDA.TIF和BANDF.TIF文件打開。（2）在主菜單中，選擇TopographicDEM ExtractionStereo 3D Measurement，選擇BANDA.TIF作為左視圖像（Left Stereo Pair Image），選擇BANDF.TIF作為右視圖像（Right Stereo Pa

42、ir Image）。打開Stereo 3D Measurement Tool對話框（圖11.21）。（3）在左圖像或右圖像窗口中，用Zoom的十字光標定位到需要收集的點位。單擊Pre-dict Right或者Predict left按鈕可以預測另外一個圖像上對應位置。如果預測精度太差，單擊Params按鈕，將Search Window size的值調大一些，或者手動進行調整。（4）單擊Get Map Location按鈕，獲取當前位置坐標。（5）單擊Export Location按鈕，導出坐標信息（圖11. 22）。（6）在ENVI Point Collection對話框中，可以查看所有收集的

43、點坐標信息。選擇FileSave Point As選擇一種保存格式。圖11.21 Stereo 3D Measurement Tool對話框圖11.22 導出的坐標信息11.3.5 核線圖像3D光標工具核線圖像3D光標工具（Epipolar 3D Cursor），可以在3D立體視圖環境中，基于已存在的核線立體圖像作3D量測，并可以輸出為ASCII文件、EVF矢量文件和ArcView 3D shapefi1e文件。使用這個工具之前，必須確保有核線圖像構成立體像對。生成核線圖像的方法有兩種，一是可以在DEM自動提取向導的Step6（圖11.14）中的Generating Epipolar Imag

44、e中生成，也可以利用主菜單TopographicDEM ExtractionBuild Epipolar Images生成。（1）在主菜單中，選擇TopographicDEM ExtractionEpipolar 3D Cursor。分別選擇已生成的左右核線圖像。單擊OK按鈕，則左核線圖像作為紅色波段、右核線圖像作為藍色波段顯示在Display中，同時打開Epipolar 3D Cursor對話框（圖11.23）。圖11.23 Epipolar 3D Cursor對話框（2）在主圖像窗口中，鼠標顯示為紅色和藍色指針。當用立體眼鏡觀察時，兩個指針合并為一個指針。指針的控制是通過鼠標和鍵盤來完成的

45、。Ø 鼠標移動：移動3D指針Ø 鼠標左鍵：使3D指針吸住（Snap）地面Ø 鼠標中鍵：將當前點的（x，y，z）坐標導入ENVI Point Collection Table中Ø 向上箭頭（鍵盤）：向上移動3D指針一個像素單位Ø 向下箭頭（鍵盤）：向下移動3D指針一個像素單位Ø 向右鍵頭（鍵盤）：向右移動3D指針一個像素單位Ø 向左箭頭（鍵盤）：向左移動3D指針一個像素單位Ø 加號（+）（鍵盤）：增加3D指針表觀高程Ø 減號（-）（鍵盤）：減少3D指針表觀高程（3）在主圖像窗口中，移動鼠標到需要收集的位置，

46、單擊鼠標左鍵使得3D指針吸住（Snap）地面。（4）如果對3D指針定位位置滿意，單擊鼠標中鍵可以將當前點的（x，y，z）坐標導入ENVI Point Collection Table中。11.4 等值線插值生成DEM11.4.1 矢量等高線插值DEM等值線（Contour）是DEM 的一種表達方式，是由數值相同的點依次連接而成的曲線。等值線插值法是比較常用的DEM生成算法，它根據局部等值線上的高程點，通過插值公式計算各點的高程，得到DEM。ENVI的Convert Contours to DEM工具采用線性（Linear）或五次多項式內插（Quintic）插值算法，對矢量等高線進行插

47、值，輸出一個連續的柵格DEM文件。矢量數據必須是ENVI矢量格式數據（. evf）。如果矢量數據是其它格式（如Shapefile），在ENVI中打開該格式的文件ENVI會自動將該格式的矢量數據轉換成ENVI矢量格式。EVF文件必須包含用于指定每個矢量等高線的高程屬性文件，即.dbf文件。圖11.24為本節實驗所需的矢量等高線文件。該等高線是在ArcGIS中利用已有的DEM數據提取獲得的。圖11.24 矢量等高線文件啟動Convert Contours to DEM工具有兩種方式：可以通過主菜單選擇TopographicConvert Contours to DEM；也可以選擇vectorConvert Contours to DEM。 選擇矢量等高線數據，打開Convert Vector Elevation Contours to Raster DEM對話框（圖11.25），需要定義如下參數。（1）高程屬性字段（Elevation Attribute Column）：選擇存儲高程信息的字段。（2）設置有效高程范圍（Va1id Elevation Ran