㈠ 遙感數據預處理
本研究以 2008 年 3 月 16 日地震前 IKONOS 遙感影像和 2008 年 9 月 1 日地震後QuickBird 遙感影像為數據源，採用基於多源多時相變化檢測技術開展遙感震害信息提取。
基於多源多時相變化檢測技術的遙感震害信息提取數據的預處理不同於普通的遙感影像數據的預處理，其對兩時相影像質量的要求較高 ( 不管在輻射校正、幾何校正還是影像配准等環節中均要求比較高的精度) ，因為這直接關繫到後續震害信息提取的准確性。為滿足 「快速、高效、准確」的要求，本節提出了基於變化檢測技術的多源多時相遙感震害信息提取影像預處理技術流程 ( 圖 4 －2) ，通過實驗證明取得了良好效果。
( 一) 無控制點共線方程幾何校正法
共線方程建立在圖像坐標與地面坐標嚴格的數學變換關系基礎上，是對成像空間幾何形態的直接描述。該方法的校正過程需要用到數字高程模型，可以在一定程度上修正因地形起伏而引起的投影差和幾何變形。當今，所有的衛星遙感數據都附帶了衛星感測器的精確位置、高度、速度、太陽高度角和姿態等參數，這些信息一般保存在遙感影像的頭文件或 ＲPC 文件里，所以能夠十分方便地在沒有地面控制點的情況下使用共線方程幾何校正法進行較高精度的幾何糾正和定位。
高解析度遙感影像由於幅寬窄、空間解析度高，受地球切平面、地球曲率等影響相對較小，影像內部幾何畸變較小，所以一般在使用了共線方程幾何校正法對高解析度遙感影像進行幾何校正後，都能夠達到比較好的效果。由於共線方程幾何校正法只需要提供衛星感測器飛行的相關參數就能對影像進行糾正，省去了選取控制點的步驟，節省了時間，滿足了 「快捷、准確」的要求，所以本研究選擇無控制點共線方程幾何校正法對影像進行第一次 「粗」校正。
在 ENVI 軟體中，分別讀取 IKONOS 和 QuickBird 數據的 ＲPC 文件 ( . txt 格式) ，然後在 Georeference 模塊中分別對全色和多光譜波段進行無控制點共線方程的幾何校正。
圖 4 －2 遙感震害信息提取影像預處理技術流程圖
( 二) 正射校正
遙感圖像成圖時，由於受到各種不確定因素的影響，例如感測器的成像方式、外方位元素的變化、地形起伏、地球曲率、大氣折射等，圖像本身的幾何形狀與其對應的地物形狀往往會不一致，發生幾何變形 ( 畸變) 。遙感圖像的幾何變形是指原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特徵與在參照系統中的表達要求不一致時產生的變形。為了消除這些因素帶來的幾何變形，為後續影像配准做好鋪墊，還需要利用研究區域的DEM 對影像做數字正射校 正，分別生 成 震 前、震 後 兩時相 的 數 字 正 射 影 像 圖 ( Digital Orthophoto Map，簡稱 DOM) 。數字正射糾正的原理就是將中心投影的影像通過數字元糾正形成正射投影的過程 ( 陳文凱，2007) 。
本文的正射校正在 ENVI 軟體的 Orthorectification 模塊中完成。得到震前、震後兩時相的 DOM 後，還應當檢查其與 DEM 的匹配情況，與 DEM 同名地物點的點位中誤差不能大於表 4 －1 的規定，如果超過規定，需要重新進行正射校正。
表 4 －1 DOM 與 DEM 地物點的點位中誤差
( 三) 圖像融合
對全色數據與多光譜數據的 DOM 進行融合，形成兼具高解析度空間信息和多光譜彩色信息的融合影像。融合前須對多光譜數據進行色彩增強處理，拉大不同地類之間的色彩反差，突出其彩色信息; 同時對影像進行色調調整，提高全色數據的對比度和亮度，增強局部反差，突出紋理細節，降低雜訊。融合後須檢查影像是否出現重影、模糊等現象，檢查影像紋理細節與色彩，判斷融合前的處理是否正確，如果存在以上問題，需要返回重新融合。融合後影像如果亮度偏低、灰階較窄，可採用線性拉伸、亮度對比度等方法進行色調調整，但是應注意盡量保留融合數據的光譜信息和空間信息。
研究為了使融合後的數據仍然保持多光譜特性 ( 四個波段: 紅、綠、藍、近紅外) ，便於標准化植被指數 NDVI 的計算，在 EＲDAS 軟體下，採用 Subtractive resolution merge 模塊( 此種融合方法能夠使融合後的數據保持原有的多光譜特性) ，分別對 IKONOS 和 QuickBird數據的全色波段和多光譜波段進行融合，取得了良好的效果 ( 圖4 －3、圖4 －4) 。
圖 4 －3 IKONOS 融合影像 ( 1m)
圖 4 －4 QuickBird 融合影像 ( 0. 6m)
( 四) 圖像配准
震前、震後 DOM 影像在經過無控制點共線方程幾何校正和正射校正之後，已基本實現了疊置，大部分地物都能比較好地重疊在一起，不過也有個別目標存在偏差現象。圖 4 －5 中左側為震後 QuickBird 影像，右側為 IKONOS 影像，中間黑色劃線標注區域的池塘重疊效果存在著偏差，在這種情況下，需要進行影像之間的配准。圖像配准也叫影像的精校正，是指消除圖像中的幾何變形，產生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像過程。
圖 4 －5 震前、震後 DOM 影像疊置的效果( 黑色劃線區域內存在偏差)
本節所指的圖像配準是多圖像的幾何配准，多圖像是指同一地區不同時刻的圖像 ( 多時相圖像) 或者不同感測器獲取的多源圖像，這里 IKONOS 和 QuickBird 影像就屬於多源多時相遙感影像。多圖像幾何配准就是指將多圖像的同名像點通過幾何變換實現精確重疊，通常稱為相對配准; 如果將相對配准後得到的多圖像歸入同一地圖坐標系統當中，就叫做絕對配准。
本研究中震前與震後的融合 DOM 影像之間的配准工作在 EＲDAS 軟體的 Image Geometric Correction 模塊中進行，以震後 QuickBird 影像 DOM 為參照，選擇二次多項式校正模型配准震前 IKONOS 影像 DOM，手動選取了 6 個同名控制點建立了多項式模型之後，這時 EＲDAS 軟體會根據模型自動找出後面控制點在圖像中對應的位置，這時只要在圖像窗口中校正其位置即可，節省了時間。同名配准控制點的殘差應當滿足表 4 － 2 的要求。共選取 20 個地面控制點 ( GCP) ，這 20 個控制點總的均方根誤差 ( ＲMSE) 為 ±1. 0773，各個地面控制點坐標值和 ＲMSE 見表4 －3。最後選擇最近鄰域法 ( Nearest Neighbor) 對影像進行重采樣。
表 4 －2 配准控制點殘差
表 4 －3 各個地面控制點的坐標和 ＲMSE
續表
DOM 影像幾何配准之後，需要對質量進行檢查控制。首先校正震前、震後 DOM 影像的同名地物點的點位中誤差不能大於表 4 －4 的規定，另外檢查兩個時相的 DOM 影像與土地利用現狀圖 ( LUDＲG) 的匹配情況，精度不能大於表 4 － 5 的規定。如果不滿足要求，還需要利用土地利用現狀圖對兩時相 DOM 影像進行第二次配准。
表 4 －4 多時相 DOM 同名地物點配准精度
表 4 －5 DOM 相對於土地利用現狀圖的精度
( 五) 影像輻射增強處理
由於震前、震後 DOM 影像獲取的時間不同，地面接收到的太陽輻射度不同，加之高解析度遙感影像本身像元間光譜的異質性較強，使得兩個 DOM 影像在外觀上肯定存在一些差異，對震害變化信息檢測帶來不利影響。為了消除這些不利影響，提高震害信息提取精度，需要事先對震前、震後兩時相 DOM 影像做輻射增強處理，主要包括自適應性濾波處理和直方圖匹配。
為了控制高解析度遙感數據中的隨機雜訊 ( 隨機雜訊往往影響地類之間的均勻性及邊界的穩定性) 和像元間光譜的強異質性，需要對影像進行空間濾波處理。本研究採用 ENVI 軟體中的 Frost 自適應性濾波對震前、震後 DOM 影像進行濾波處理，在降低像元光譜異質性，使影像平滑的同時，較好地保持了地類邊緣和紋理的清晰。Frost 自適應性濾波是以權重為自適應調節參數的濾波器，對每一個像元都確定一個權重，然後逐個進行濾波。
本研究所說的直方圖匹配是指對圖像查找表進行數學變換，使一幅多光譜遙感圖像所有波段的直方圖與另一幅遙感圖像所有對應波段相似，其經常用於相鄰圖像之間的拼接或者多時相遙感圖像動態變化信息檢測研究的預處理工作，經過直方圖匹配可以消除部分由於太陽高度角或者大氣輻射造成的多源遙感影像間光譜信息的差異性 ( 黨安榮等，2003) 。
本研究在 EＲDAS 軟體中以震後 QuickBird 影像 DOM 為標准，對震前 IKONOS 影像DOM 的各個波段完成直方圖匹配處理。從上節融合後的結果 ( 圖 4 － 3、圖 4 － 4) 中可以發現，QuickBird 融合影像在研究區域內存在一片厚厚的雲層以及由雲層引起的陰影，導致雲層和陰影范圍內的信息完全丟失，嚴重影響了數據質量。在這種情況下，使用去除薄雲的處理方法無法解決問題，然而也不能使用去除厚雲的替補方法，因為後續工作是震害變化信息的提取，如果用其他的影像數據進行替換 ( 例如災前 IKONOS 數據) ，勢必會影響到後面變化信息提取的精度。經過綜合考慮，決定在不能修復厚雲及其陰影區域的情況下，通過分類單獨提出雲層和陰影，然後建立掩膜圖層，在 QuickBird 影像上剔除上述區域，不參與後續研究。同樣在震前 IKONOS 影像上也剔除掉相同的區域。最終經過輻射增強處理以及剔除厚雲和陰影部分的前、後兩時相 DOM 影像效果見圖 4 －6 和圖 4 －7。
圖 4 －6 IKONOS 最終 DOM 影像 ( 1m)
圖 4 －7 QuickBird 最終 DOM 影像 ( 0. 6m)
㈡ 遙感與DEM集成處理
遙感與地質地理信息的集成可製作三維影像地質圖、構建虛擬地質環境。傳統的地質圖是由地質專業信息和地理信息組成的平面圖，圖注、圖例紛繁復雜，專業性很強，制約了包括政府部門在內的其他各行業非地質專業人員對地質成果的積極和有效利用。三維影像地質圖能夠將地質調查成果及認識直觀、鮮明、通俗易懂地表達出來，是使用者所喜聞樂見的一種表達方式，它不僅能服務於地質專業，以直觀地分析地質構造規律，而且能被社會各個方面的用戶所接受和利用(李建星等，2003)，對遙感信息產業將起到有力的促進作用。
製作三維影像地質圖的技術流程大致要經過數據源的准備、紋理的生成和DEM與紋理的套合整飾等步驟(圖8.3)。數據源的准備工作見第二章相關內容。紋理的生成是在MapGIS6.5平台上實現的，即先將相山地區地質圖的所有區都設置為透明輸出，再利用MapGIS的光柵輸出功能，通過依次添加已進行融合的遙感影像圖(如SIFM543.img)和地質構造圖，生成新的JPEG格式的平面影像地質圖，並在圖像處理模塊中轉換成MSI圖像，這即是所需要的紋理。DEM與紋理的套合是在電子沙盤模塊中進行的。
圖8.3 三維影像地質圖製作流程
圖8.4即為相山地區形象直觀、通俗易懂的三維影像地質圖，相山火山-侵入雜岩的地形地貌景觀躍入眼中。
㈢ 實驗二十一 遙感圖像立體像對DEM提取
一、實驗目的
通過利用ASTER影像立體像對進行高程信息（DEM）提取實驗，掌握運用ENVI Topographic功能從ASTER影像數據中提取DEM 的操作，加深對遙感影像信息與DEM 關系的理解。
二、實驗內容
①運用ASTER 可見光近紅外波段（VNIR）的Band3N和Band3B立體像對數據提取高程信息（DEM）的原理分析；②運用ENVI Topographic功能從廣西姑婆山地區ASTER數據提取DEM的操作。
三、實驗要求
①掌握利用立體像對提取DEM 的基本操作方法；②掌握DEM 編輯方法。編寫實驗報告。
四、技術條件
①微型計算機；②廣西姑婆山地區ASTER 數據；③ENVI軟體；④Photoshop軟體（ver.6.0以上）和ACDSee軟體（ver.4.0以上）。
五、實驗步驟
（1）打開廣西姑婆山地區ASTER數據：打開「File>Open Image Files」，將ASTER數據放入「Available Bands List」中，可以看到，ASTER數據包含從可見光到熱紅外共14個光譜通道，分為可見光近紅外（VNIR）、短波紅外（SWIR）、熱紅外（TIR）。其中可見光近紅外（VNIR）中的Band3 分為Band3N 和Band3B, Band3N 為星下點數據， Band3B為後視波段，在本次實驗中將利用這兩個波段進行立體像對觀測及DEM 提取。
（2）輸入立體像對：打開「Topographic>DEM Extraction>DEM Extraction Wizard>New」，將出現「DEM Extarction Wizard Step 1 of 9」輸入立體像對對話框，如圖21-1所示，選擇「Select StereoImage …」，在「LeftImage」輸入星下點數據Band3N；在「Right Image」輸入後視數據Band3B，輸入完畢後將會自動算出該地區最高點和最低點高程。
（3）選擇地面控制點：輸入立體像對影像後，選擇【Next】按鈕進行下一步操作，出現「DEM Extraction Wizard Step 2 of 9」選擇地面控制點對話框，如圖21-2所示，本次實驗選擇「No GCPs（relative DEM values only）」選項，即不選擇地面控制點，這種方法提取的高程信息為相對高程。
圖21-1 選擇立體像對影像對話框
圖21-2 選擇地面控制點對話框
（4）定義連接點：選擇地面控制點後，選擇【Next】按鈕進行下一步操作，出現「DEM Extraction Wizard Step 4 of 9」定義連接點對話框，在連接點來源選項中，選擇「Generate Tie Points Automaticalyl」選項，即自動生成連接點，自定義生成連接點參數，包括連接點數量（Number of Tie Points）、選擇窗口大小（Search Window Size）、移動窗口大小（Moving Window Size）、區域海拔（Region Elevation）四項，如圖21- 3所示，設定適當的參數後選擇【Next】按鈕進行下一步操作。
等待連接點自動產生後，將會出現左右兩幅影像及「DEM Extraction Wizard Step 5 of 9」編輯連接點對話框，如圖21-4所示，按動「Current Tie Point」左右箭頭，選擇目前連接點，將誤差較大的連接點進行手動調節，或者直接按【Delete】按鈕刪除；或者選擇【Add】按鈕在左右兩幅影像上添加新的連接點，確保「Maximum Y Parallax」最大視角誤差小於10。
編輯連接點完成後，選擇【Next 按鈕進行下一步操作，出現「DEM Extraction Wizard Step 6 of 9」對話框，生成左右兩幅核線影像，選擇保存路徑，並可以選擇下方「Examine Epipolar Results」檢查核線結果，如圖21-5所示。
（5）設置DEM 提取參數：保存和檢查核線結果後，選擇【Next】按鈕進行下一步操作，出現「DEM Extraction Wizard Step 7 of 9」對話框，選擇輸出DEM 的投影坐標以及像元大小，選擇好後點擊【Next】按鈕進行下一步操作，將出現「DEM Extraction Wizard Step 8 of 9」設置DEM 參數對話框，如圖21-6所示。
圖21-3 定義連接點對話框
圖21-4 編輯連接點對話框
圖21-5 保存核線影像文件對話框
圖21-6 DEM 提取參數設置對話框
在DEM 提取參數（DEM Extraction Parameters）列表中可以設置最小相關系數（Minmum Correlation）、背景值（Background Value）、邊緣圓滑（Edge Trimming）、移動窗口大小（Moving Window Size）、地形精度（Terrain Relief）、地形級別（Terrain Detail）。
在DEM結果輸出列表中，可以選擇輸出數據類型（分整型和浮點型兩種）、選擇輸出文件存儲路徑，如圖21-6所示。
（6）編輯DEM：輸出DEM 數據後，出現「DEM Extraction Wizard Step 9 of 9」對話框，點擊【Load DEM Result to Display with Editing Tool】按鈕，可以顯示提取出的DEM數據和「DEM Editing Tool」對話框，可以用DEM 編輯工具對生成的DEM 數據進行編輯，如圖21-7所示。
圖21-7 DEM 編輯工具對話框
六、實驗報告
（1）簡述實驗過程。
（2）回答問題：①ASTER有15個波段，提取DEM 數據依靠哪些波段數據？為什麼？②本次實驗提取了相對DEM 數據，如果要提取絕對DEM數據，需要如何操作？
實驗報告格式見附錄一。
㈣ 攝影測量學dem編輯與影像匹配是一個意思嗎
當然不是了，兩復個是完全不同的概念，影制像匹配是在重疊影像中尋找點。
而dem編輯一般是人工進行，現在市場上大多數軟體都可完成這兩個步驟。
㈤ 怎樣用dem數據與遙感影像融合進行分類監督
你可以先做監督分類再用dem數據和分類好的遙感圖像導入arcgis里做分析
㈥ 地形圖與DEM的關系
DEM是數字高程模型，
地形圖上的等高線、高程點直接矢量化後就是一種DEM，可以用來生成格網DEM、不規則三角網DEM