李国春

GF7 DEM/DSM制作让我纠结了好一阵子了，总希望通过不进行人工干预达到一些网站展示的处理结果。后来我发现原来人家那是手工编辑后的结果。因为这种技术路线总体上就有它的局限性，想不进行人工编辑直接拿出来就有完美的结果不太现实。大家发表出来的结果大都是手工编辑后的，也难怪，人们总是会倾向于展示自己认为满意的结果。:)

RSD制作DEM/DSM数据的方法在《高分7(GF7)卫星数据制作DEM》已经介绍过，这里再介绍一下近期针对平原区域求精完善的过程。还有就是将一些主要计算的中间结果和处理编辑过程都交给用户自行处理，用户可以根据本地地形地物特点编辑处理以得到更为精确的本地DEM产品。

RSD 3.3.1针对平原地区地貌，重新设计了DEM制作过程。其实只是增加了一些参数给用户处理更大的灵活性，并没有太大的本质上的改进。山区DEM制作容后续分析评价。

说明：本文介绍的处理结果均无人工编辑。本人时间比较紧，一个人的团队又没有其它成员协助，没时间顾及这些重复劳动的工作。以前有介绍基于对象的高程编辑，又有了一点改进，后续再介绍如何进行手工交互编辑。

一、原理

根据GF7前后视探测成像原理，在核线上检测像点位移得到前后视视差，构造出视差图，再使用视差图计算得到逐像点的高程。像点位移是发生在沿核线方向的，理论上在与核线垂直的方向上前后视没有视差。但是观察GF7数据，前后视卫星方位角并不在180°直线上，再加上二者卫星探测天顶角不同，需要纠正成直线核线形成核线图，然后进行核线匹配得到视差图。

这样需要对前后视图像先刺点得到一系列的同名点，依据这些同名点建立一个核线方程，生成核线图像。在核线图像上就基本能够满足像点位移只发生在沿核线方向而垂直核线的方向上基本没有视差的条件。考虑到实际存在探测角度的不一致和核线图的误差，在与核线垂直方向给与一定的容差，而不是使用单一的一条核线数据，以提高计算结果的稳定性。

RSD计算输出的高程使用基准高程进行校准。实际上计算连接点时，所有连接点用一个二维平面进行了拟合，所有视差都是在这个平面上的位移，根据视差所算得的高程也都是相对这个平面的相对高程，有正有负。这个平面暂且称之为相对高程平面。转换成真实高程时，需要根据该范围真实高程在该范围拟合另一个平面，称为绝对高程平面。以两个平面均值点为基准，计算两个平面逐像点的高程差。这个方法在平原地区由于两个平面基本是平行的，这个高程差可能只用一个常数就可以。在山区由于TIE POINT 采集分布原因会造成相对高程平面倾斜，与绝对高程平面不平行发生相交，需要逐点计算高程差，然后逐点修正高程。

实际上高程在正射过程使用了基准高程进行了正射校正，这样参考基准高程平面换成了参考高程的高程曲面。高程计算结果换成了在该曲面上的校正结果。由于是平原地区，可以只使用比较权威的通用高程（例如SRTM90等）做基准，然后用实测高程与计算结果进行线性拟合修正。用户如果有自己的高程数据当然也可以用来做基准高程修正计算结果。

二、DSM制作在RSD平台的交互操作

打开RSD 3.3.1，找到图1的菜单

图1 启动GF7 DEM制作菜单

菜单中 DEM生成-核线约束NCC匹配和 DEM生成-核线约束Census匹配仍然是早期介绍的菜单选项，这里推荐使用 DEM生成-NCC匹配平原模式。虽然这里强调是平原模式，但除了高程处理等细节外山区使用也是一样的，具体我后面再分析评价。

点击DEM生成-NCC匹配平原模式后出现图2。点击输入编辑框后面的小按钮，依次输入GF7的前视和后视文件。注意，后视数据使用单通道PAN数据，不要输入MUX。

图2 输入前视和后视文件的对话框

点击确定后，出现图3的对话框。这个对话框比前文《高分7(GF7)卫星数据制作DEM》有了一些变化。

图3 平原低目标高程参数设置对话框

图3中，左上和左中两个框内分别为GF7后视和前视基本信息，这些信息多是从卫星数据集的属性数据中自动获取的，或者使用的是已知数据，通常不需要用户更改。

左下框中为输出选项，其中高程是我们需要的最终结果。高程分第一次匹配高程和第二次匹配高程，这是为了提高配准精度设计的。如果不需要二次匹配，可以在右侧框中第二搜索长度、第二匹配长度、第二容差或第二步长中任何一个输入0，就禁止了二次匹配。

右侧框的前4个参数是位置信息，是本次处理的数据在后视数据中的位置。例如，本例中后视数据有35818行×40001列数据，本次处理从第3500行、4000列开始，处理9000行×9000列的数据。可以调整处理数据的起点和范围来处理数据集中任意位置的数据。注意：一些未注册用户不能任意扩大处理范围。实际上RSD推荐分块处理，逐渐更改处理起点和范围遍历整个数据集处理效率更高。

右侧框的其它值是控制处理过程和精度的参数，后面要对这些参数分别进行详细讨论。

在此图3对话框中点击确定，出现图4的分裂窗。

图4 选择 TIE POINT 点的对话框

必须在后视和前视图像上创建一些连接点（TIE POINT），通过两张图上足够数量的同名连接点来建立核线方程和创建核线图像。

图中分裂窗左侧是后视图像，右侧是前视图像。一对连接点需要在这两张图象上获取相同位置的点。方法是先在左侧图像选取位置，光标放在该位置右击鼠标，出现图4中间的弹出菜单。第一行菜单命令出现光标的坐标位置，点击该菜单项，窗口中出现一个小十字，表明该点被选中。在右窗找到相同位置，同样右击鼠标，也点击菜单，窗口中也出现一个小十字。此时在图4最左侧的列表中，出现了一对坐标数据。表明一对连接点选择成功。

重复上述过程，选择足够的连接点。使用连接点建立的核线方程是一个二元一次的线性式，不需要很多的连接点。通常在图像四角和中间散布选择几个连接点就够用了，但是为了稳定起见，多选择十几二十几个连接点可能更好。

图像比较大时，在两张图找到同名点有时需要滚动图像，不容易找到。一个小窍门是在弹出菜单选择 Full Image Display，这时显示整个图像的全貌，再右击需要显示在窗口的点，选择 1:1 Real Pix Display，这时你感兴趣的位置显示在窗口。再用同样的方法在右图显示同一个感兴趣的位置。这样两个窗口都显示了同一个位置，便于选择连接点。

连接点准备完毕以后，可以按 保存数据 按钮将数据保存为一个文本文件，下次可以打开这个文件继续使用。

按开始按钮，软件开始自动建立核线方程、创建核线图像和视差图等工作。

更改图3中的位置信息，遍历整个图像，得到整个图像的分块处理结果。

三、输出的结果/中间结果

一个块的高程计算一共10层输出，这里禁止了两层像点位移的中间结果，仅显示8层。

第1层，第一次配准高程。绝对高程。

图5 第一匹配高程

第2层，第一次配准可信度。这是与第1层高程数据对应的可信度，高可信度达0.95以上，低值仅0.2左右。在图3设置可信度参数时已经将可信度低于0.4的对应高程删除掉了（用0.0001填充）。用户也可以根据需要自行设置可信度门限，来决定保留或者删除不可靠的高程数据。注意：高可信度也仍然可能存在像点错误匹配，所以，这个可信度也有可能不可信，仅供参考。见图6。

图6 第一匹配可信度

第3层是第二次配准结果的高程，图7。

图7 第二次配准高程

第4层是第二次配准结果的可信度，图8。

图8 第二次配准可信度

第5层后视正射图像，图9。

图9 后视正射图像

第6层核线图正射图像，图10。

图10 核线图正射图像

第7层，合成可信度，图11。

图11 合成可信度

第8层，合成高程，图12。

图12合成高程结果

加企鹅758461012，原来的满了。

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