资源三号卫星数据立体影像DEM提取
dem提取结构
dem提取结构
DEM（数字高程模型）是一种用于提取地表高程信息的数学模型，它可以通过对地形地貌的采样和计算，得到一定范围内的高程数据。
DEM提取结构是指从DEM数据中获取地表结构的过程。
在实际应用中，DEM提取结构面临一些挑战，例如在地形平坦的地方存在大量的数据冗余，以及难以表达复杂地形的突变现象等。
常见的DEM提取结构的方法包括：
1. 规则格网高程矩阵：该方法是最广泛使用的，它适用于栅格数据结构的地理信息系统，通过计算机进行处理，特别是对等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形等方面的计算。
2. 等高线模型：这种模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型。
3. 不规则三角网（TIN）模型：尽管规则格网DEM在计算和应用方面有许多优点，但也存在许多难以克服的缺陷，例如在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余；在不改变格网大小的情况下，难以表达复杂地形的突变现象；在某些计
算，如通视问题，过分强调网格的轴方向。
总的来说，DEM提取结构是一种从高程数据中获取地表结构信息的方法，它广泛应用于地理信息系统、地形分析、水文模拟、三维可视化和地图制图等领域。
未来发展方向包括数据源多样化、算法改进和精度要求提高等方面。
资源三号立体像对卫星提取DEM数据
资源三号立体像对卫星提取DEM数据
资源三号测绘卫星，简称ZY3，是中国第一颗民用高分辨率光学传输型测绘卫星，卫星于2012年1月9日发射，它搭载了四台光学相机，包括一台地面分辨率2.1m的正视全色TDI CCD相机、两台地面分辨率3.6m的前视和后视全色TDI CCD相机、一台地面分辨率5.8m的正视多光谱相机，数据主要用于地形图制图、高程建模以及资源调查等。
卫星设置寿命5年，可长期、连续、稳定地获取立体全色影像、多光谱影像以及辅助数据，可对地球南北纬84度以内的地区实现无缝影像覆盖。
立体像对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。
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。
第二章DEM的数据获取
一、摄影测量数据采集方法 1、摄影测量方法特点
模拟摄影测量 机械辅助测绘 解析摄影测量 计算机辅助测绘 数字摄影测量 自动化测绘
数字摄影测量
～目标是由计算机代替人眼的立体量测与识别， 完成影像几何与物理信息的自动提取和表达。
~已是目前摄影测量主要的生产方式，常用的 有VirtuOzo、Jx-4C DPS、HelavaDPW等。
0.27/0.47 m (P/M) 最大成图 1：1000
Quick Bird SPIN
0.72/2.88 m (P/M) 最大成图 1：2000 2 m (P/M) 最大成图 1：10000
c、 侧视雷达影像 cm~m级 最大成图1：500
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据
影像
3、 三维扫描成像仪（三维成像光谱仪）数据 （1）工作原理：
2、航天遥感影像 使用具有立体像对的卫星影像
a、 资源卫星影像
SPOT HRV 10/20m (P/M) 最大成图 1：50000
SPOT HRS 5/10m(P/M) 最大成图1：10000
ASTER
15m(VNIR) 最大成图1：50000
b 、 高分辨率商用小卫星影像
IKONOS
1/4 m (P/M) 最大成图 1：5000
➢ 利用基于TIN的方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠的 生产高精度格网DEM切实可行的方案
第三节 DEM的生产流程
本节主要内容:
一、数字摄影测量的DEM生产流程 二、解析摄影测量的DEM生产流程 三、数字化地形图方法
一、数字摄影测量的DEM生产流程
1、生产流程
可以自动方式采样（实施规则格网采样方案、渐进 采样方案）
资源三号卫星数据DSMDEM说明
北京揽宇方圆信息技术有限公司
ZY3DSM/DEM产品
数字表面模型DSM（Digital Surface Model）是
指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。
而
数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）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，它只包含了
地形的高程信息，并未包含其它地表信息。
资源三号系列卫星(资源三号和资源三号02星)作
为立体测绘卫星，利用其三线阵立体测图获取立体影像，可制
作数字表面模型（DSM）和数字高程模型（DEM）产品。
中科天
启以资源三号卫星立体影像为数据源，基于多基线、多匹配特
征的地形信息自动提取技术，同时采用自动滤波及辅助人工编
辑等方法，快速处理和提取符合测绘行业标准精度的DSM和
DEM产品。
ZY3DSM/DEM产品示例
ZY3DSM与SRTM比对：同等尺度下纹理细节比对，ZY3DSM比SRTM更精细
SRTM
ZY3DSM与SRTM比对：时效性更强
ZY3DSM：2013年底通车的湛茂高速铁路在图中显示清晰
SRTM
ZY3DSM/DEM产品应用
北京揽宇方圆信息技术有限公司。
资源三号卫星立体像对DEMDSM
北京揽宇方圆信息技术有限公司资源三号卫星立体像对DEMDSM资源三号卫星数字表面模型库（简称ChinaDSM-China Digital Surface Model）是以资源三号卫星立体影像为数据源，采用自主知识产权的基于多基线、多匹配特征的地形信息自动提取技术，快速处理和生产提取的高精度、高保真15米格网数字表面模型产品。
ChinaDSM产品包括地面高程、建筑物高度和植被高度等信息。
2015年版本ChinaDSM产品采用2012年1月至2015年6月的影像数据加工制作而成。
项目规格分片尺寸7201*7201像素（1°*1°）空间分辨率0.5角度秒（约15米）地理坐标经纬度坐标参考大地水准面WGS84/EGM96分幅方式按经纬度裁切分幅（1°*1°）DSM存储格式GeoTIFF特殊DN值无效像素值为-9999，海平面数据为0地域范围控制点数(对)X方向中误差(m)Y方向中误差(m)平面中误差(m)高程中误差(m)中部山区317 3.76 3.81 5.358.65中部平原108 3.96 3.84 5.518.46西部山区532 3.79 3.63 5.257.69西部平原241 3.81 3.40 5.11 6.77东部山区462 3.72 3.67 5.2310.48东部平原567 3.73 3.72 5.278.89产品优势∙与国际上主流的数字表面模型产品相比，现势性强（均为2012年以后数据），具有更高的空间分辨率（15米网格间距）和时间分辨率（计划两年更新一次），对山区、平原、城市局部细节纹理表达更加精细和保真。
∙采用资源三号国产高分辨率卫星立体影像生产并更新，更新有保障。
ZY-3ChinaDSM与SRTM比较ZY-3ChinaDSM与SRTM比较ZY-3ChinaDSM与TerrSAR WorldDEM比较ZY-3ChinaDSM和TerrSAR WorldDEM和SRTM比较应用方向∙为三维中国地形提供高保真地形数据∙用于高分辨率卫星遥感影像正射纠正∙为地形相关的地理因子计算和分析（坡度、坡向、汇水区域等）提供高精度数据源∙用于全国1:5万和1:1万高程数据更新，能够在地理国情监测、城乡规划、土地确权等领域发挥重要基础作用。
DEM数据获取方法资料
DEM数据获取方法资料地形高程模型（Digital Elevation Model，简称 DEM）是地理信息系统（Geographical Information System，简称 GIS）中一种常用的地理数据类型，表示地球表面的高程信息。
DEM数据广泛应用于地形分析、自然资源管理、地质研究、水文模拟、城市规划等领域。
本文将介绍DEM数据的获取方法。
一、遥感获取方法：1.光学遥感技术：利用航空或卫星搭载的相机，采集地表的光学图像。
通过影像匹配、三角测量等技术手段，可以获取DEM数据。
光学遥感技术通常分为两种：一种是航空摄影，一种是卫星遥感。
航空摄影主要采用低空飞行的方式，分辨率较高，适用于较小范围的地形获取；卫星遥感则可以覆盖大范围的地区，但分辨率较低。
2.雷达遥感技术：利用雷达在地表和物体间相互反射，测量地形的高程信息。
雷达遥感技术可以在云层和夜间等恶劣条件下工作，具有全天候、全天时的优势。
雷达遥感数据可以通过反射、多频和干涉等技术处理，得到高精度的DEM数据。
3.激光遥感技术：利用激光束在地表和物体间反射，测量地面的距离信息。
激光遥感技术通常通过激光测距仪获取地表的高程信息，然后通过GPS定位和惯性测量单元确定传感器的位置和姿态。
激光遥感技术具有高精度、高分辨率和高效率的特点，已成为获取DEM数据的主流方法。
二、测量获取方法：1.全站仪测量：全站仪是一种测量仪器，可以通过测量地面上的点的三维坐标，获取地面的高程信息。
全站仪测量通常需要精确的测量点布设和复测，适用于小范围和高精度的地形获取。
2.扫描测量：利用扫描仪在地面上扫描并记录物体表面的形状，然后通过数据处理，得到地面的高程信息。
扫描测量可以采用激光扫描仪、光学扫描仪等不同的仪器，可以获得高分辨率和高精度的DEM数据。
3. GNSS测量：GNSS（全球导航卫星系统）是通过卫星系统提供全球定位和时间服务的系统，包括GPS（全球定位系统）、GLONASS（格洛纳斯）和Galileo（伽利略）等多个系统。
利用资源三号测绘卫星立体像对提取DEM及精度评价_以神东矿区大柳塔矿为例
DEM 精度评定 四、
1． 评价指标 1 ） 标准差（ SD） 评价公式为
n n
SD =
式中， εi 为 结果与检查点高程的差值； n 为检 。 查点数 2 ） 中误差（ ＲMSE ） 评价公式为
图1 神东矿区大柳塔矿的资源三号卫星前视影像
n
槡 DEM
i =1
∑ （ εi － ME） 2 / n
二、 试验区与数据
本文选 择 神 东 矿 区 大 柳 塔 煤 矿 作 为 试 验 区。 该区位于中国西北， 地处黄土高原丘陵沟壑区与毛 乌素沙漠过渡地带， 是国家规划建设的 13 个大型煤 84 椭 炭基地之一。 收集该区等高线地形图 （ WGS球 UTM 投影） ， 并利用地形图中高程控制点 （ 精度 为 0． 01 m） 作为本试验的控制点， 随机选取 32 个高 （ 0． 01 m ） 。 程点作为检查点 精度为 1 台 2． 5 m 资源三号测绘卫星共装载 4 台相机， 分辨率的全色相机和 2 台 4 m 分辨率的全色相机按 照前视、 正视、 后视方式排列， 进行立体成像， 还有 1 台 10 m 分辨率的多光谱相机， 包括蓝、 绿、 红和近红 0． 52 外 4 个波段， 光谱范围分别为 0． 45 ～ 0． 52 μm， ［12 ］ ～ 0． 59 μm， 0． 63 ～ 0． 69 μm， 0． 77 ～ 0． 89 μm 。本 次试验所用数据为前后视立体像对 （ 如图 1 所示 ） ， 空间分辨率为 4 m（ 见表 2 ） 。 同大多数高分卫星遥 感数据一样， 此数据不提供精密的卫星轨道和姿态 参数， 而是提供与卫星轨道和姿态无关的 ＲPC 模 型。ＲPC 模型实质上是有理函数模型（ rational function model，ＲFM） ， 包括 10 个标准化转换参数和 80 个多项式系数。 这些参数代表着卫星影像的图像 坐标与地理空间坐标之间的转换关系， 因此可以利 用 ＲPC 系数进行 DEM 的提取。
资源三号卫星影像的DEMDSM成果精度
北京揽宇方圆信息技术有限公司中国计划2011年年底发射的资源三号卫星，是中国第一颗自主研制的民用高分辨率立体测绘卫星，希望这颗卫星能顺利发射，更希望这颗卫星能真正民用！（1）卫星参数：资源三号卫星共装载四台相机，一台2.5米分辨率的全色相机和两台4米分辨率全色CCD（Charge-coupled Device）立体相机按照正视、前视、后视的方向（分别朝下、朝前、朝后），配置形成三线阵并对地面进行拍摄，根据立体视觉的形成原理，形成立体影像；还有一台10米分辨率的多光谱相机，主要在蓝、绿、红和近红外4个不同波段上判断地面物体的属性，并分段测绘，形成彩色影像，光谱范围分别为0.45-0.52μm，0.52-0.59μm，0.63-0.69μm，0.77-0.89μm。
卫星可对地球南北纬84度以内地区实现无缝影像覆盖，回归周期为59天，重访周期为5天。
卫星的设计工作寿命为4年。
（2）主要功能：1、资源三号卫星主要用于1:5万比例尺立体测图和数字影像制作，又可用于1：2.5万等更大比例尺地形图部分要素的更新，还可为农业、灾害、资源环境、公共安全等领域或部门提供服务。
2、卫星应用系统将用于处理2.5米、4米和10米分辨率的卫星影像及其构成的立体测绘影像，测制1：5万地形图及相应测绘产品，开展1：2.5万等更大比例尺地形图的修测与更新，建立基于资源三号卫星的基础地理信息生产与更新的技术应用体系。
3、应用系统建设目标是最终实现业务化运行，长期、稳定、高效地将高分辨率立体影像转化为高质量的基础地理信息产品，并为其他用户部门提供高分辨率遥感影像应用服务。
4、利用资源三号卫星获取的立体影像，在构成的立体视野里，会出现高耸的山体、陡峭的河谷、矗立的灯塔，栩栩如生的公路、房屋、桥梁，通过立体观测，能够完成数字高程模型制作、立体测图等作业，生产现势性强、精度高的基础地理信息产品，结合资源三号卫星多光谱影像及各种专题信息，还可以生产各种融合影像产品、专题产品等，满足各行业部门的应用需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ZY-3数据DEM提取
本文以ZY-3数据为样例数据，以TitanImageV8.0版本为应用平台，使用DEM提取工具实现基于资源三号立体像对的DEM提取。
泰坦卫星影像DEM自动提取模块是集像点量测、平差定位解算、核线影像生产、立体影像密集匹配、点云构建DEM等功能为一体的DEM数据产品生产软件，该软件主要包括两大子模块：像点量测子模块和DEM自动提取子模块，该软件提供了有控制点模式和无控制点自动生成DEM的两种模式，并且匹配速度快、精度高，生成的DEM精度能够满足测绘应用的要求，是自动化、快速、大规模生产DEM数据的首选软件，以一景完整的资源三号卫星原始数据为例，参照当今主流单机硬件配置，进行DEM提取的时间不超过5分钟。
TitanImageV8.0版软件下载地址：/download.php
数据操作前提说明：ZY-3数据前视数据和后视数据，提供RPC文件。
1.打开TitanImageV8.0界面→软件工具箱→DEM提取。
图1 打开DEM提取
2.进入DEM提取界面，加载影像。
注：一般左影像加载前视影像(FWD文件夹为前视影像文件夹) ；
右影像加载后视影像(BWD影像为后视影像文件夹)。
图2 加载ZY-3影像数据
3.手动选择控制点，一般不少于6个。
4.加载连接点文件，显示连接点分布图。
图5 加载连接点文件
5.单击“DEM自动提取→执行”，弹出AutoDEMExt对话框，进行参数设置。
图7 DEM自动提取参数设置对话框
注意事项：
左右影像的RPC文件为原文件的自带参数文件，一定要与加载的左右影像数据相一
致；
控制点文件（.tie），一般地在实际的应用中必须为外业采集的控制点文件（包含高程和平面坐标），如果没有，则是上一步选好的连接点保存文件；
控制点的投影和DEM的投影一定要保持一致；
一般地为了提高DEM精度，需事先进行正射影像的生成，利用已生成的正射影像进行DEMDE 提取，但会影响运行速度。
6.点击开始处理，生成DEM影像，可以在集成环境中打开。
图8 DEM 生成图。