㈠ 遥感数据预处理
本研究以 2008 年 3 月 16 日地震前 IKONOS 遥感影像和 2008 年 9 月 1 日地震后QuickBird 遥感影像为数据源，采用基于多源多时相变化检测技术开展遥感震害信息提取。
基于多源多时相变化检测技术的遥感震害信息提取数据的预处理不同于普通的遥感影像数据的预处理，其对两时相影像质量的要求较高 ( 不管在辐射校正、几何校正还是影像配准等环节中均要求比较高的精度) ，因为这直接关系到后续震害信息提取的准确性。为满足 “快速、高效、准确”的要求，本节提出了基于变化检测技术的多源多时相遥感震害信息提取影像预处理技术流程 ( 图 4 －2) ，通过实验证明取得了良好效果。
( 一) 无控制点共线方程几何校正法
共线方程建立在图像坐标与地面坐标严格的数学变换关系基础上，是对成像空间几何形态的直接描述。该方法的校正过程需要用到数字高程模型，可以在一定程度上修正因地形起伏而引起的投影差和几何变形。当今，所有的卫星遥感数据都附带了卫星传感器的精确位置、高度、速度、太阳高度角和姿态等参数，这些信息一般保存在遥感影像的头文件或 ＲPC 文件里，所以能够十分方便地在没有地面控制点的情况下使用共线方程几何校正法进行较高精度的几何纠正和定位。
高分辨率遥感影像由于幅宽窄、空间分辨率高，受地球切平面、地球曲率等影响相对较小，影像内部几何畸变较小，所以一般在使用了共线方程几何校正法对高分辨率遥感影像进行几何校正后，都能够达到比较好的效果。由于共线方程几何校正法只需要提供卫星传感器飞行的相关参数就能对影像进行纠正，省去了选取控制点的步骤，节省了时间，满足了 “快捷、准确”的要求，所以本研究选择无控制点共线方程几何校正法对影像进行第一次 “粗”校正。
在 ENVI 软件中，分别读取 IKONOS 和 QuickBird 数据的 ＲPC 文件 ( . txt 格式) ，然后在 Georeference 模块中分别对全色和多光谱波段进行无控制点共线方程的几何校正。
图 4 －2 遥感震害信息提取影像预处理技术流程图
( 二) 正射校正
遥感图像成图时，由于受到各种不确定因素的影响，例如传感器的成像方式、外方位元素的变化、地形起伏、地球曲率、大气折射等，图像本身的几何形状与其对应的地物形状往往会不一致，发生几何变形 ( 畸变) 。遥感图像的几何变形是指原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。为了消除这些因素带来的几何变形，为后续影像配准做好铺垫，还需要利用研究区域的DEM 对影像做数字正射校 正，分别生 成 震 前、震 后 两时相 的 数 字 正 射 影 像 图 ( Digital Orthophoto Map，简称 DOM) 。数字正射纠正的原理就是将中心投影的影像通过数字符纠正形成正射投影的过程 ( 陈文凯，2007) 。
本文的正射校正在 ENVI 软件的 Orthorectification 模块中完成。得到震前、震后两时相的 DOM 后，还应当检查其与 DEM 的匹配情况，与 DEM 同名地物点的点位中误差不能大于表 4 －1 的规定，如果超过规定，需要重新进行正射校正。
表 4 －1 DOM 与 DEM 地物点的点位中误差
( 三) 图像融合
对全色数据与多光谱数据的 DOM 进行融合，形成兼具高分辨率空间信息和多光谱彩色信息的融合影像。融合前须对多光谱数据进行色彩增强处理，拉大不同地类之间的色彩反差，突出其彩色信息; 同时对影像进行色调调整，提高全色数据的对比度和亮度，增强局部反差，突出纹理细节，降低噪声。融合后须检查影像是否出现重影、模糊等现象，检查影像纹理细节与色彩，判断融合前的处理是否正确，如果存在以上问题，需要返回重新融合。融合后影像如果亮度偏低、灰阶较窄，可采用线性拉伸、亮度对比度等方法进行色调调整，但是应注意尽量保留融合数据的光谱信息和空间信息。
研究为了使融合后的数据仍然保持多光谱特性 ( 四个波段: 红、绿、蓝、近红外) ，便于标准化植被指数 NDVI 的计算，在 EＲDAS 软件下，采用 Subtractive resolution merge 模块( 此种融合方法能够使融合后的数据保持原有的多光谱特性) ，分别对 IKONOS 和 QuickBird数据的全色波段和多光谱波段进行融合，取得了良好的效果 ( 图4 －3、图4 －4) 。
图 4 －3 IKONOS 融合影像 ( 1m)
图 4 －4 QuickBird 融合影像 ( 0. 6m)
( 四) 图像配准
震前、震后 DOM 影像在经过无控制点共线方程几何校正和正射校正之后，已基本实现了叠置，大部分地物都能比较好地重叠在一起，不过也有个别目标存在偏差现象。图 4 －5 中左侧为震后 QuickBird 影像，右侧为 IKONOS 影像，中间黑色划线标注区域的池塘重叠效果存在着偏差，在这种情况下，需要进行影像之间的配准。图像配准也叫影像的精校正，是指消除图像中的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像过程。
图 4 －5 震前、震后 DOM 影像叠置的效果( 黑色划线区域内存在偏差)
本节所指的图像配准是多图像的几何配准，多图像是指同一地区不同时刻的图像 ( 多时相图像) 或者不同传感器获取的多源图像，这里 IKONOS 和 QuickBird 影像就属于多源多时相遥感影像。多图像几何配准就是指将多图像的同名像点通过几何变换实现精确重叠，通常称为相对配准; 如果将相对配准后得到的多图像归入同一地图坐标系统当中，就叫做绝对配准。
本研究中震前与震后的融合 DOM 影像之间的配准工作在 EＲDAS 软件的 Image Geometric Correction 模块中进行，以震后 QuickBird 影像 DOM 为参照，选择二次多项式校正模型配准震前 IKONOS 影像 DOM，手动选取了 6 个同名控制点建立了多项式模型之后，这时 EＲDAS 软件会根据模型自动找出后面控制点在图像中对应的位置，这时只要在图像窗口中校正其位置即可，节省了时间。同名配准控制点的残差应当满足表 4 － 2 的要求。共选取 20 个地面控制点 ( GCP) ，这 20 个控制点总的均方根误差 ( ＲMSE) 为 ±1. 0773，各个地面控制点坐标值和 ＲMSE 见表4 －3。最后选择最近邻域法 ( Nearest Neighbor) 对影像进行重采样。
表 4 －2 配准控制点残差
表 4 －3 各个地面控制点的坐标和 ＲMSE
续表
DOM 影像几何配准之后，需要对质量进行检查控制。首先校正震前、震后 DOM 影像的同名地物点的点位中误差不能大于表 4 －4 的规定，另外检查两个时相的 DOM 影像与土地利用现状图 ( LUDＲG) 的匹配情况，精度不能大于表 4 － 5 的规定。如果不满足要求，还需要利用土地利用现状图对两时相 DOM 影像进行第二次配准。
表 4 －4 多时相 DOM 同名地物点配准精度
表 4 －5 DOM 相对于土地利用现状图的精度
( 五) 影像辐射增强处理
由于震前、震后 DOM 影像获取的时间不同，地面接收到的太阳辐射度不同，加之高分辨率遥感影像本身像元间光谱的异质性较强，使得两个 DOM 影像在外观上肯定存在一些差异，对震害变化信息检测带来不利影响。为了消除这些不利影响，提高震害信息提取精度，需要事先对震前、震后两时相 DOM 影像做辐射增强处理，主要包括自适应性滤波处理和直方图匹配。
为了控制高分辨率遥感数据中的随机噪声 ( 随机噪声往往影响地类之间的均匀性及边界的稳定性) 和像元间光谱的强异质性，需要对影像进行空间滤波处理。本研究采用 ENVI 软件中的 Frost 自适应性滤波对震前、震后 DOM 影像进行滤波处理，在降低像元光谱异质性，使影像平滑的同时，较好地保持了地类边缘和纹理的清晰。Frost 自适应性滤波是以权重为自适应调节参数的滤波器，对每一个像元都确定一个权重，然后逐个进行滤波。
本研究所说的直方图匹配是指对图像查找表进行数学变换，使一幅多光谱遥感图像所有波段的直方图与另一幅遥感图像所有对应波段相似，其经常用于相邻图像之间的拼接或者多时相遥感图像动态变化信息检测研究的预处理工作，经过直方图匹配可以消除部分由于太阳高度角或者大气辐射造成的多源遥感影像间光谱信息的差异性 ( 党安荣等，2003) 。
本研究在 EＲDAS 软件中以震后 QuickBird 影像 DOM 为标准，对震前 IKONOS 影像DOM 的各个波段完成直方图匹配处理。从上节融合后的结果 ( 图 4 － 3、图 4 － 4) 中可以发现，QuickBird 融合影像在研究区域内存在一片厚厚的云层以及由云层引起的阴影，导致云层和阴影范围内的信息完全丢失，严重影响了数据质量。在这种情况下，使用去除薄云的处理方法无法解决问题，然而也不能使用去除厚云的替补方法，因为后续工作是震害变化信息的提取，如果用其他的影像数据进行替换 ( 例如灾前 IKONOS 数据) ，势必会影响到后面变化信息提取的精度。经过综合考虑，决定在不能修复厚云及其阴影区域的情况下，通过分类单独提出云层和阴影，然后建立掩膜图层，在 QuickBird 影像上剔除上述区域，不参与后续研究。同样在震前 IKONOS 影像上也剔除掉相同的区域。最终经过辐射增强处理以及剔除厚云和阴影部分的前、后两时相 DOM 影像效果见图 4 －6 和图 4 －7。
图 4 －6 IKONOS 最终 DOM 影像 ( 1m)
图 4 －7 QuickBird 最终 DOM 影像 ( 0. 6m)
㈡ 遥感与DEM集成处理
遥感与地质地理信息的集成可制作三维影像地质图、构建虚拟地质环境。传统的地质图是由地质专业信息和地理信息组成的平面图，图注、图例纷繁复杂，专业性很强，制约了包括政府部门在内的其他各行业非地质专业人员对地质成果的积极和有效利用。三维影像地质图能够将地质调查成果及认识直观、鲜明、通俗易懂地表达出来，是使用者所喜闻乐见的一种表达方式，它不仅能服务于地质专业，以直观地分析地质构造规律，而且能被社会各个方面的用户所接受和利用(李建星等，2003)，对遥感信息产业将起到有力的促进作用。
制作三维影像地质图的技术流程大致要经过数据源的准备、纹理的生成和DEM与纹理的套合整饰等步骤(图8.3)。数据源的准备工作见第二章相关内容。纹理的生成是在MapGIS6.5平台上实现的，即先将相山地区地质图的所有区都设置为透明输出，再利用MapGIS的光栅输出功能，通过依次添加已进行融合的遥感影像图(如SIFM543.img)和地质构造图，生成新的JPEG格式的平面影像地质图，并在图像处理模块中转换成MSI图像，这即是所需要的纹理。DEM与纹理的套合是在电子沙盘模块中进行的。
图8.3 三维影像地质图制作流程
图8.4即为相山地区形象直观、通俗易懂的三维影像地质图，相山火山-侵入杂岩的地形地貌景观跃入眼中。
㈢ 实验二十一 遥感图像立体像对DEM提取
一、实验目的
通过利用ASTER影像立体像对进行高程信息（DEM）提取实验，掌握运用ENVI Topographic功能从ASTER影像数据中提取DEM 的操作，加深对遥感影像信息与DEM 关系的理解。
二、实验内容
①运用ASTER 可见光近红外波段（VNIR）的Band3N和Band3B立体像对数据提取高程信息（DEM）的原理分析；②运用ENVI Topographic功能从广西姑婆山地区ASTER数据提取DEM的操作。
三、实验要求
①掌握利用立体像对提取DEM 的基本操作方法；②掌握DEM 编辑方法。编写实验报告。
四、技术条件
①微型计算机；②广西姑婆山地区ASTER 数据；③ENVI软件；④Photoshop软件（ver.6.0以上）和ACDSee软件（ver.4.0以上）。
五、实验步骤
（1）打开广西姑婆山地区ASTER数据：打开“File>Open Image Files”，将ASTER数据放入“Available Bands List”中，可以看到，ASTER数据包含从可见光到热红外共14个光谱通道，分为可见光近红外（VNIR）、短波红外（SWIR）、热红外（TIR）。其中可见光近红外（VNIR）中的Band3 分为Band3N 和Band3B, Band3N 为星下点数据， Band3B为后视波段，在本次实验中将利用这两个波段进行立体像对观测及DEM 提取。
（2）输入立体像对：打开“Topographic>DEM Extraction>DEM Extraction Wizard>New”，将出现“DEM Extarction Wizard Step 1 of 9”输入立体像对对话框，如图21-1所示，选择“Select StereoImage …”，在“LeftImage”输入星下点数据Band3N；在“Right Image”输入后视数据Band3B，输入完毕后将会自动算出该地区最高点和最低点高程。
（3）选择地面控制点：输入立体像对影像后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 2 of 9”选择地面控制点对话框，如图21-2所示，本次实验选择“No GCPs（relative DEM values only）”选项，即不选择地面控制点，这种方法提取的高程信息为相对高程。
图21-1 选择立体像对影像对话框
图21-2 选择地面控制点对话框
（4）定义连接点：选择地面控制点后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 4 of 9”定义连接点对话框，在连接点来源选项中，选择“Generate Tie Points Automaticalyl”选项，即自动生成连接点，自定义生成连接点参数，包括连接点数量（Number of Tie Points）、选择窗口大小（Search Window Size）、移动窗口大小（Moving Window Size）、区域海拔（Region Elevation）四项，如图21- 3所示，设定适当的参数后选择【Next】按钮进行下一步操作。
等待连接点自动产生后，将会出现左右两幅影像及“DEM Extraction Wizard Step 5 of 9”编辑连接点对话框，如图21-4所示，按动“Current Tie Point”左右箭头，选择目前连接点，将误差较大的连接点进行手动调节，或者直接按【Delete】按钮删除；或者选择【Add】按钮在左右两幅影像上添加新的连接点，确保“Maximum Y Parallax”最大视角误差小于10。
编辑连接点完成后，选择【Next 按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 6 of 9”对话框，生成左右两幅核线影像，选择保存路径，并可以选择下方“Examine Epipolar Results”检查核线结果，如图21-5所示。
（5）设置DEM 提取参数：保存和检查核线结果后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 7 of 9”对话框，选择输出DEM 的投影坐标以及像元大小，选择好后点击【Next】按钮进行下一步操作，将出现“DEM Extraction Wizard Step 8 of 9”设置DEM 参数对话框，如图21-6所示。
图21-3 定义连接点对话框
图21-4 编辑连接点对话框
图21-5 保存核线影像文件对话框
图21-6 DEM 提取参数设置对话框
在DEM 提取参数（DEM Extraction Parameters）列表中可以设置最小相关系数（Minmum Correlation）、背景值（Background Value）、边缘圆滑（Edge Trimming）、移动窗口大小（Moving Window Size）、地形精度（Terrain Relief）、地形级别（Terrain Detail）。
在DEM结果输出列表中，可以选择输出数据类型（分整型和浮点型两种）、选择输出文件存储路径，如图21-6所示。
（6）编辑DEM：输出DEM 数据后，出现“DEM Extraction Wizard Step 9 of 9”对话框，点击【Load DEM Result to Display with Editing Tool】按钮，可以显示提取出的DEM数据和“DEM Editing Tool”对话框，可以用DEM 编辑工具对生成的DEM 数据进行编辑，如图21-7所示。
图21-7 DEM 编辑工具对话框
六、实验报告
（1）简述实验过程。
（2）回答问题：①ASTER有15个波段，提取DEM 数据依靠哪些波段数据？为什么？②本次实验提取了相对DEM 数据，如果要提取绝对DEM数据，需要如何操作？
实验报告格式见附录一。
㈣ 摄影测量学dem编辑与影像匹配是一个意思吗
当然不是了，两复个是完全不同的概念，影制像匹配是在重叠影像中寻找点。
而dem编辑一般是人工进行，现在市场上大多数软件都可完成这两个步骤。
㈤ 怎样用dem数据与遥感影像融合进行分类监督
你可以先做监督分类再用dem数据和分类好的遥感图像导入arcgis里做分析
㈥ 地形图与DEM的关系
DEM是数字高程模型，
地形图上的等高线、高程点直接矢量化后就是一种DEM，可以用来生成格网DEM、不规则三角网DEM