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Worldview3立体像对提取DEM

来源:本站   发布时间: 2022-08-16 11:01:37   浏览:777次  字号: [大] [中] [小]

Worldview3具有立体成像功能,本文以0.5米的Worldview3立体像对为例,利用ENVI5.1的 DEM Extraction工具提取DEM。

注:在ENVI5.1的Classic界面中完成操作。

1.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。

DEM提取流程

第一步:输入立体像对

(1)启动开始->程序->ENVI5.1->tools->ENVI Classic。

(2)单击File->Open image File,打开"*.TIL"的两个文件。

(3)单击主菜单->Topographic->DEM Extraction-> DEM Extraction Wizard->New,单击Select Stereo Image按钮,选择拍射角小的作为左影像(Left image ),拍摄角大的作为右影像(Right image)

注: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。

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。

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):500。
  • 搜索窗口大小(Search Windows Size):481。
  • 移动窗口大小(Moving Window Size):81。
  • 最小相关系数(Minimum Correlation):0.95。
  • 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。

Step 4 of 9自动选择Tie点参数设置

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),搜索窗口最小设置为(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。

(3)本例子中,自动找到79个Tie点,Maximum Y Parallax(Y视差)=1.0395,小于10即可进行下一步处理。从点的分布来看,有部分地区没有Tie点,下面手动交互添加一些Tie点。

注:1、如果Maximum Y Parallax(Y视差)>10,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。

5 of 9自动选择Tie点及分布

1)单击"Params…"按钮修改两个窗口大小为481和101。

预测参数设置

2)在左边图像的无Tie点区域,定位一个点,单击Predict Right按钮,自动在右边图像上定位一个点,确认两个点是同名点,单击Add按钮添加。

注:一般预测的点都很准确,个别不准确可以由右边图像上的点来预测左边图像(Predict Left按钮)的同名点。

3)重复以上步骤,手动增加一些Tie点,尤其是地形起伏较大区域。

(4)当误差达到一定范围,如这里的1.9277(Maximum Y Parallax<10),单击Next按钮。

手动添加一些Tie点的分布

第四步:设定DEM提取参数

(1)Step 6 of 9,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,这里直接选择输出到内存中,单击Next。

Step 6 of 9 输出核共线图像

        (2)在Step 7 of 9中,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5m(记得回车自动计算输出像元行列数,否则结果会带很多黑背景),单击Next。

注:这里输出的像元大小没有一个明确的规定。

(3)在Step 8 of 9中,设置DEM输出参数:

  • 最小相关系数阈值(Minimum Correlation):0.7。值的范围是0~1,这个参数是评价两个点匹配好坏。这个阈值越大,匹配精度越高,能得到的匹配点越少。一般设定在0.65~0.85之间。
  • 背景值(Background Value):-999。设定DEM的背景像素值。
  • 外边界清理焊缝(Edge Trimming):0。值的范围是0.0~0.6。设定输出DEM外边界清理焊缝宽度,用占整个DEM的百分比来标示。
  • 移动窗口大小(Moving Window Size):11x11。定义计算两图像相关性的范围大小,于来执行图像匹配,值越大越可靠,精确的匹配结果越少,计算量越大。
  • 地形地貌(Terrain Relief):Moderate。三个级别——Low、Moderate和High。Low用于覆盖区域地形平坦;Moderate用于大多数地形;High用于地形起伏较大的山区,地形地貌很明显区域。
  • 地形细部(Terrain Detail):Level 6。设置DEM地形细节等级。等级越高,生成的DEM越精细,处理时间越长。
  • 数据输出类型(Output Data Type):Integer。16bit的Integer和32bit的Floating Point。

(4)选择输出路径和文件名。

Step7 of 9、8 of 9DEM输出投影与输出参数设置

第五步:输出DEM并检查结果

在Step 9 of 9中,单击Load DEM Result to Display按钮加载生成DEM结果。

DEM结果

第六步:编辑DEM

生成的DEM有些地方如果有厚云等,对获得的地形有影响,可以通过手动编辑来更改这些区域的高程数据。

(1)在Step 9 of 9中,单击Load DEM Result to Display with Editing Tool按钮,打开DEM编辑工具。

(2)在Image 窗口中绘制需要编辑的区域,在Method中选择一种修改方法,单击Apply to Region of Interest或者Apply to Entire Band进行修改。几种修改方法说明如下表:

(3)单击Save按钮,保存为工程文件。

表:编辑DEM高程值的7种方法

方法

说明

Replace with value

用指定的值替换感兴趣区内的高程值,需要设定一个替代常量。

Replace with mean

用感兴趣区内原来的平均高程值替换整个感兴趣区内的高程值。

Smooth

对感兴趣区内做低通卷积滤波,需要设定一个卷积核,默认为3x3。

Median Filter

对感兴趣区内做中值卷积滤波,需要设定一个卷积核,默认为3x3。

Noise Removal

如果感兴趣区内原高程值大于其周围高程值的标准差,则用周围高程值的中值代替。

Triangulate

用三角内插算法对感兴趣区内的高程值重新插值。

Thin Plate Spline

用薄板样条插值算法对感兴趣区内的高程值重新插值。

2.常见问题解答

2.1整体效果差

问题描述:呈现大范围"三角形"状,地形不平滑

解决方法:1、可能Tie点太少造成,增加Tie数量。

2、可能立体像对拍摄夹角太大,如选择前视和后视作为立体像对时。

2.2部分地区地形插值不平滑

问题描述:如下图所示,主要产生的原因是地形起伏较大,尤其是山体存在阴影情况。

解决方法:增加Tie点。

DEM结果局部不平滑

2.3处理速度慢

设置地形地貌(Terrain Relief)和地形细部(Terrain Detail)级别太高,如设置Terrain Relief:High和Terrain Detail:Level 7。

一般设置Terrain Relief:Moderate和Terrain Detail:Level 6即能满足大部分处理要求。

2.4内存溢出

问题描述:提示错误类似Unable to allocate memory: to make array。

解决方法:设置的分块大小太大导致。在ENVI Classic中,File – Preferences 面板中(如下图),建议设置Cache Size为内存大小的50%;Image Tile Size设置可参考:

  • 内存 – 2G,Image Tile Size – 1M
  • 内存 – 4G,Image Tile Size – 4~10M
  • 内存 – 8G及以上,Image Tile Size – 50~100M

ENVI Classic分块大小设置


 

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