本文介绍利用ENVI的DEM Extraction扩展模块对天绘一号立体相对数据进行DEM提取的过程及实验结果。实验表明，ENVI完全支持国产“天绘一号”卫星数据的读取和各种预处理。

数据介绍：

   “天绘一号卫星”英文名称“Mapping Satellite-1”，是一颗高分辨率立体测图卫星。其CCD高分辨率三线阵相机地面像元分辨率5.0米，光谱范围0.51μm～0.69μm，相机交会角25°；多光谱相机地面像元分辨率10.0米，范围0.43μm～0.52μm，0.52μm～0.61μm，0.61μm～0.69μm，0.76μm～0.90μm。成像幅宽60公里，轨道高度500公里。(来源百度)

立体相对DEM提取

    数字高程模型(Digital Elevation Model)，简称DEM，是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM除了包括地面高程信息外，还可以派生地貌特性，包括坡度、坡向等，还可以计算地形特征参数，包括山峰、山脊、平原、位面、河道和沟谷等。

    ENVI 的DEM自动提取模块能够简单、快速地从扫描或者数字航空影像、摆扫式或推扫式卫星传感器，如ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1/2和SPOT1~5，资源三号、天绘一号等创建DEM。独特的向导工具使得DEM提取更加简便、自动；提取完成后还可以使用DEM编辑工具对DEM进行局部编辑；DEM模块全面支持RPC模型参数，尽可能用最少的地面控制点达到有效精度；重叠区可以选择基于灰度或者特征自动寻找匹配点，减少工作量。

    下面介绍在ENVI下对天绘一号立体相对数据提取DEM的过程。

处理过程：

    下图为基于立体像对的DEM提取流程图，总体上分为六步。

图1 DEM提取流程

    在ENVI中打开天绘一号1B级数据（三线阵影像），这级别数据提供RPC文件，利用ENVI的File->open image file可以直接读取图像数据和RPC文件。

    打开DEM提取工具：

l  ENVI Classic或者ENVI4.8及之前版本：ENVI->Topographic->DEM Extraction->New Extraction Wizard。

l  ENVI5：Toolbox/Terrain/DEM Extraction/DEM Extraction Wizard: New

该流程化的工具引导我们一步步的完成下面的操作：

第一步：输入立体相对

    选择正视成像的影像作为左片（**_1B_SXZ_2_**.tif影像），后视成像的影像作为右片（**_1B_SXZ_3_**.tif影像）。

注：有的情况会让手动选择相应的RPC文件（.rpc）。

图2：选择立体像对数据

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、交互式定义和读取控制点文件。本文选择不定义控制点，提取的是相对高程。单击Next按钮。

注：不选择地面控制点得到的dem是相对高程值，水平面以卫星的地势面为基准，一般为wgs84基准面。

第三步：定义连接点

    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。经测试，利用自动找点的功能可以对天绘一号数据全自动的找到连接点。自动找点需要设置的连接点个数、搜索窗口、移动窗口、点的相关性阈值等相应参数如下图3所示，自动找点的结果误差在许可范围内（Maximum Y Parallax=3.3006<10），通过Tie点的逐个检查，位置找的准确且分布均匀，可直接点击Next进入下一步。

注：如果是海边区域，自动找点功能会有一些误差，需要逐个点查看。

图3 自动找点参数设置与结果

第四步：设定DEM提取参数

（1）  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，单击Next。

（2）  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10m（回车自动计算输出像元行列数），单击Next。

（3）  设置DEM输出参数，根据需求设置背景值，地形精细程度等参数，如图4所示。

 

图4 DEM输出投影与输出参数设置

注：在此，为了得到最好的效果，移动窗口大小选择最大的15*15，地形细部选择最高级Level7，地形地貌选择High（山区、地形很明显的地区）。这样的设置得到的精细度最高，但是提取耗时较长。

   由于数据保密问题，只提供如图5所示的DEM立体渲染图，结果上看，天绘一号三线阵影像提取的DEM/DSM地形细节表现非常好。

图5 DEM立体渲染图