ENVI地形例析.doc

第11章 地形分析 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是数字地形模型（Digital Terrain Model，简称DTM）的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生，如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性。DEM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。 建立DEM的方法有多种。按数据源及采集方式主要有：（1）直接从地面测量，例如用GPS、全站仪?、野外测量等；（2）根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取，如立体坐标量测仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等；（3）从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集，然后通过内插生成DEM等方法。DEM的内插方法很多，常用的有整体内插、分块内插和逐点内插三种。 下表对比了几种创建DEM的主要方法。 表11.1 几种DEM创建方法汇总 方法 优点 缺点 航空摄影测量 成熟的方法，精度高，可获取大比例尺DEM。 ?成本高，周期长，且受航空管制。 高程点或者等高线差值? 成本低，操作简单。 受数据源限制大，很多地区无高程点或等高线数据。 卫星遥感 ?可以大范围获取DEM。 ?受天气影响较大，目前可获取的比例尺较小。? 干涉雷达技术 可以大范围获取DEM，不受天气影响。? 目前获取大比例尺DEM较困难，随着德国高分辨率雷达卫星TanDEM-X的上天会有所突破。 激光雷达技术? 精度高，可获取大比例尺DEM。? 起步阶段，技术门槛高。? 要想快速的获取大范围的DEM数据，卫星遥感是一种较好的方法。随着卫星传感器的飞速发展，获取的DEM精度越来越高。如目前商业卫星最高分辨率的0.41米GeoEye-1，在使用高质量控制资料时，垂直精度的中误差可达到0.5米，可满足1:5000的地图比例尺生产。可以立体成像的卫星主要有ASTER，ALOS?PRISM，CARTOSAT-1，FORMOSAT-2，IKONOS，KOMPSAT-2，?OrbView-3，?QuickBird，RapidEye，?GeoEye-1，WorldView-1/2，SPOT?5/6，Pleiades，以及国产的资源三号、资源一号02C星、天绘卫星等。 由于DEM描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程Topographic （地形）菜单可以对DEM数据进行打开、分析和输出等操作。 图11.1 地形菜单 打开地形文件（Open Topographic File）：可以打开的格式有数字地形高程数据（DTED）、美国地质勘察数字高程模型（USGS DEM）、空间数据转换标准（SDTS）格式的 USGS 数字高程模型（USGS SDTS DEM）文件以及 Shuttle Radar Topography Mission即航天飞机雷达地形测绘File — Open New File。点击“OK”，打开Topo Model Parameters对话框（图11.2）。 （2）在Topo Model Parameters对话框中，选择地形核大小（Topographic Kernel Size）为5。更改地形核尺寸的目的是为了提取多尺度地形信息，可以使用不同的变化核提取多尺度地形信息。需要注意的是地形核越大，处理速度越慢。 （3）Select Topographic Measures to Compute列表中，选择要计算的地形模型信息，本实验选择了全部。 （4）单击Compute Sun Elevation and Azimuth按钮，在Compute Sun Elevation and Azimuth对话框中（如图1l .3），输入日期和时间：GMT为16:45:14，Lat（纬度）为31度，Lon（经度）为110度。单击OK按钮，ENVI将自动计算出太阳高度角和方位角。 （5）选择输出路径及文件名，单击OK按钮，执行地形建模。 （6）得到的结果是一个多波段图像文件，每一个地形模型形成一个波段（如图1l .4）。 图11.2 Topo Model Parameters对话框 图11.3 Compute Sun Elevation and Azimuth对话框 图11.4 地形模型图像 11.1.3 三维地形可视化 ENVI的三维可视化功能可以将DEM数据以网格结构（wire frame）、规则格网（ruled grid）或点的形式显示出来，或者将一幅图像叠加到DEM数据上构建简单的三维地形可视化场景。这两个文件的空间分辨率不必相同。若这两个文件都经过定位，它们的投影也可以不必相同，ENVI 将在飞行浏览中对DEM