基于MAPGISRSP的DEM提取和DOM生成

宮會(huì)玲

（廣東省地震局，廣東 廣州 510070）

1 引言

DEM（Digital Elevation Models）即為數(shù)字高程模型，其理論以及相關(guān)分析技術(shù)也已得到地學(xué)工作者的廣泛關(guān)注，國(guó)際上已將其做為一種常規(guī)的地形地貌研究手段和工具，隨著地學(xué)中遙感與地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們開始利用衛(wèi)星影像信息來(lái)獲取斷層相關(guān)信息，大大提高了工作效率和研究精度。DOM（digital orthophoto map）即為數(shù)字正射影像圖，通過(guò)利用DEM來(lái)對(duì)掃描處理過(guò)的數(shù)字化航片或者遙感影像進(jìn)行輻射改正和鑲嵌，并按照所規(guī)定的圖幅進(jìn)行裁剪，從而生成最后的影像。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要以斷裂活動(dòng)來(lái)表現(xiàn)，準(zhǔn)確識(shí)別斷層并對(duì)其進(jìn)行研究，不僅是研究地貌形變、揭開區(qū)域構(gòu)造與地貌演化歷史的關(guān)鍵，而且對(duì)防震減災(zāi)有十分重要的意義。但長(zhǎng)期以來(lái)，主要是通過(guò)野外地貌調(diào)查、探槽等方法來(lái)發(fā)現(xiàn)和定位斷層，這往往需要花費(fèi)很大的人力、物力和很長(zhǎng)的時(shí)間才能測(cè)定一條斷層線。利用DEM 結(jié)合DOM，研究活動(dòng)斷裂，獲得斷層位移量等參數(shù)，可以在一定程度上減少人力物力。

MAPGIS-RSP是中地公司結(jié)合遙感應(yīng)用的需求和遙感技術(shù)的發(fā)展，并總結(jié)國(guó)內(nèi)外各種遙感軟件優(yōu)缺點(diǎn)后推出的新一代遙感影像處理平臺(tái)。該平臺(tái)不僅提供遙感影像校正、分析、管理及出圖等基本處理功能，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)具體應(yīng)用提供攝影測(cè)量、影像測(cè)圖等專業(yè)處理軟件包。

文章基于MAPGIS-RSP的攝影測(cè)量平臺(tái)進(jìn)行DEM的提取和DOM生成。

2 DEM提取和DOM生成

2.1 啟動(dòng)lisence

在開機(jī)之前需把加密狗插到機(jī)子USB口。開機(jī)后MAPGIS-RSP的license啟動(dòng)，可以直接使用，若在開機(jī)之后，要啟動(dòng)license，鼠標(biāo)右鍵單擊“我的電腦”，在彈出的子目錄中選擇“管理”，出現(xiàn)“計(jì)算機(jī)管理”窗口。單擊左側(cè)欄中的“服務(wù)和應(yīng)用程序”，在右側(cè)欄雙擊“服務(wù)”，右側(cè)欄出現(xiàn)各項(xiàng)服務(wù)列表，找到“MAPGIS license”右鍵單擊，在彈出的小窗口中單擊“啟動(dòng)”，則license啟動(dòng)。

停止license過(guò)程同上，只是在最后一步，選擇“停止”。

在開機(jī)狀態(tài)，拔出加密狗之前，要先停止“l(fā)icense”。

2.2 DEM和DOM提取流程

“License”啟動(dòng)后，打開MAPGISRSP遙感圖像處理平臺(tái)，單擊：攝影測(cè)量，打開攝影測(cè)量模塊。

文章以紫馬跨地區(qū)的一副像對(duì)為例來(lái)說(shuō)明利用射影測(cè)量，生成正射影像的過(guò)程。

相片名稱分別為：紫馬垮66-1- C7471RR。紫馬垮66-1-C7471RL。

2.2.1 測(cè)區(qū)設(shè)置

首先要建立一個(gè)測(cè)區(qū)（類似于mapgis的工程文件），單擊“測(cè)區(qū)管理”，其下拉列表中選擇“新建測(cè)區(qū)”，出現(xiàn)“新建測(cè)區(qū)”窗口，在“保存在”下拉列表中選擇在電腦上的存儲(chǔ)位置，在“文件名”中輸入所要建立測(cè)區(qū)的名字“紫馬跨”，單擊“保存”，此時(shí)測(cè)區(qū)已建立。

測(cè)區(qū)建立完成后，需要對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行設(shè)置，單擊“測(cè)區(qū)管理”，在其下拉列表中選擇“測(cè)區(qū)設(shè)置”，出現(xiàn)“測(cè)區(qū)設(shè)置”窗口，其中“控制點(diǎn)文件”，“相機(jī)文件”是系統(tǒng)自動(dòng)生成的存放在，軟件的默認(rèn)目錄下，一般不對(duì)其進(jìn)行修改，直接用系統(tǒng)生成的文件名，需要我們?cè)O(shè)置的是基本參數(shù)中的“影像類型”“旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)”“航高”“主影像”“成像比例尺”“航帶數(shù)”，在“影像類型”下拉列表中選擇“量測(cè)相機(jī)”，現(xiàn)在的新航片，或者有的為了某些任務(wù)飛的航片一般使用數(shù)碼相機(jī)，但一些比較老的航片一般都使用量測(cè)相機(jī)，量測(cè)相機(jī)在四角，或框中點(diǎn)有框標(biāo)，本例所用航片類型為“量測(cè)相機(jī)”。在“旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)”下拉列表中選擇“P-O-K”，在“主影像”下拉列表中選擇“左影像”，在“航高”中輸入所用航片拍攝時(shí)的的飛行高度“6 500”，成像比例尺輸入航片拍攝時(shí)的比例尺“100 000”，在“航帶數(shù)”中輸入“1”，本次只是對(duì)一個(gè)相對(duì)進(jìn)行校正，則航片所在航帶數(shù)目必然為1。一般在購(gòu)買航片時(shí)，影像類型，航高和比例尺由供應(yīng)商提供。單擊“確定”，測(cè)區(qū)設(shè)置完成。

2.2.2 相機(jī)參數(shù)設(shè)置

測(cè)區(qū)設(shè)置完成后，要進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，單擊“參數(shù)設(shè)置”，在其子菜單中選擇“相機(jī)參數(shù)”出現(xiàn)“相機(jī)檢校設(shè)置”窗口，若上一步的影像類型是數(shù)碼相機(jī)，則只需對(duì)“相機(jī)參數(shù)”進(jìn)行設(shè)置，本例為量測(cè)相機(jī)，還要對(duì)“框標(biāo)參數(shù)”進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)航片框標(biāo)位置選擇“四點(diǎn)中框標(biāo)”，然后單擊框標(biāo)序號(hào)輸入框標(biāo)坐標(biāo)，框標(biāo)坐標(biāo)也應(yīng)由供應(yīng)商提供，但若沒有框標(biāo)坐標(biāo)，可根據(jù)相片的象幅來(lái)計(jì)算框標(biāo)，本例所用航片年代較久，框標(biāo)位置，但其象幅為17×18cm，則框標(biāo)坐標(biāo)絕對(duì)值為象幅長(zhǎng)寬的一半，按其所在象限賦予正負(fù)。然后對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，相機(jī)參數(shù)應(yīng)由供應(yīng)商提供，本例“像主點(diǎn)X”為0.13mm，像主點(diǎn)Y為0.07mm，“相機(jī)焦距”為70.04mm?；儏?shù)設(shè)置，畸變參數(shù)由供應(yīng)商提供，單擊添加畸變參數(shù)，畸變參數(shù)列表出現(xiàn)一列參數(shù)，依次單擊參數(shù)1、2、3，輸入實(shí)際的畸變參數(shù)。單擊確定完成相機(jī)參數(shù)設(shè)置。

2.2.3 影像參數(shù)設(shè)置

相機(jī)參數(shù)設(shè)置完成后進(jìn)行影像參數(shù)設(shè)置，單擊“參數(shù)設(shè)置”，在其菜單中選擇“影像參數(shù)”，出現(xiàn)“影像屬性設(shè)置窗口”，點(diǎn)擊影像文件名右側(cè)按鈕，出現(xiàn)“選擇影像文件窗口”，選擇本例所用相對(duì)的左片紫馬垮66-1-C7471RL，在進(jìn)行校正之前，最好把影像文件放在一個(gè)文件夾目錄，便于影像參數(shù)設(shè)置，選擇一個(gè)影像后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取影像信息，填充影像參數(shù)，無(wú)需我們?nèi)ヌ畛?。在?dāng)前目錄影像前打勾，即對(duì)整個(gè)目錄內(nèi)的影像進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。若飛行方向與我們的參考方向相反，需要選擇反轉(zhuǎn)影像，一般航片為上北，我們做的時(shí)候?yàn)榱擞跋裥Ч蚰撤矫嬖虬延跋穹崔D(zhuǎn)了，即此時(shí)上為南，此時(shí)就要選擇反轉(zhuǎn)影像以便內(nèi)定向正確進(jìn)行，單擊確定，完成影像參數(shù)設(shè)置。

2.2.4 控制點(diǎn)參數(shù)設(shè)置

影像參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行控制點(diǎn)設(shè)置，單擊“參數(shù)設(shè)置”，在其子菜單中選擇，“控制點(diǎn)設(shè)置”，出現(xiàn)控制點(diǎn)編輯窗口?？梢砸粋€(gè)個(gè)添加控制點(diǎn)，也可以先做一個(gè)控制點(diǎn)的txt文件，txt文件格式如圖1所示。

然后通過(guò)導(dǎo)入控制點(diǎn)文件來(lái)直接導(dǎo)入控制點(diǎn)。

需注意校正時(shí)X，Y，與我們所得到的控制點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)X，Y是相反的，即X為Y，Y為X，所以導(dǎo)入控制點(diǎn)后，單擊“X←→Y”，此時(shí)的X，Y坐標(biāo)互換，然后保存退出。

在“模型處理”中，點(diǎn)擊“新建模型”，出現(xiàn)“新建模型窗口”，文件名中輸入模型名稱“紫馬跨”，單擊保存，出現(xiàn)模型設(shè)置窗口。選擇左影像紫馬垮66-1-C7471RL ，有右影像紫馬垮66-1-C7471RR 。影像匹配參數(shù)，匹配窗口寬、匹配窗口高設(shè)為5，列間距、 行間距設(shè)為11，航向重疊就用系統(tǒng)缺省的，地形類型根據(jù)航片所設(shè)區(qū)域選擇，本例為“山地”，單擊保存。

2.2.5 內(nèi)定向參數(shù)設(shè)置

內(nèi)定向參數(shù)設(shè)置，一般為缺省。

依次單擊模型處理→模型定向→內(nèi)定向，出現(xiàn)內(nèi)定向窗口，系統(tǒng)自動(dòng)添加框標(biāo)點(diǎn)，可能精度稍差，此時(shí)可修改編輯框標(biāo)點(diǎn)，點(diǎn)擊“修改控制點(diǎn)”圖標(biāo)，在窗口下部的框標(biāo)點(diǎn)信息窗口雙擊要編輯的框標(biāo)點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出相應(yīng)框標(biāo)點(diǎn)的局部放大窗口，在新的框標(biāo)點(diǎn)位置單擊左鍵，按空格鍵更新修改框標(biāo)點(diǎn)的位置，框標(biāo)點(diǎn)編輯完成后，單擊右鍵，在其子菜單中選擇“計(jì)算內(nèi)定向參數(shù)”，出現(xiàn)“內(nèi)定向參數(shù)報(bào)告窗口” ，在其上單擊“保存參數(shù)并退出”，完成內(nèi)定向。

圖1

2.2.6 相對(duì)定向參數(shù)設(shè)置

內(nèi)定向完成后，依次單擊模型處理→模型定向→相對(duì)定向，打開相對(duì)定向窗口，左右影像出現(xiàn)在屏幕上，單擊添加控制點(diǎn)圖標(biāo)，在左影像上選擇明顯的地物點(diǎn)，可現(xiàn)對(duì)圖像進(jìn)行放大，以便顯示更多細(xì)節(jié)，單擊左鍵將彈出以目標(biāo)為中心的局部放大窗口，目標(biāo)點(diǎn)在該窗口內(nèi)為紅色，在該窗口內(nèi)點(diǎn)擊左鍵，精確確定位置，確定后按空格鍵完成，目標(biāo)點(diǎn)變?yōu)樗{(lán)色顯示。隨后在右影像上選擇同名地物點(diǎn)，方法同上，基本上同名點(diǎn)選得越多，匹配精度會(huì)越高，在本例中選擇了23對(duì)同名地物點(diǎn)，單擊右鍵 ，在彈出的子菜單中選擇“ 計(jì)算相對(duì)定向參數(shù)”，在彈出的“相對(duì)定向參數(shù)報(bào)告”中選擇“保存參數(shù)并退出”完成相對(duì)定向。

2.2.7 絕對(duì)定向參數(shù)設(shè)置

依次單擊模型處理→模型定向→絕對(duì)定向，出現(xiàn)絕對(duì)定向窗口，方法基本同相對(duì)定向，不同的是，所選點(diǎn)須為控制點(diǎn)文件中控制點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的地物點(diǎn)，在一對(duì)同名點(diǎn)選擇完成后，系統(tǒng)會(huì)彈出添加控制點(diǎn)對(duì)話框，在其下拉列表中選擇當(dāng)前輸入點(diǎn)的控制點(diǎn)號(hào)，點(diǎn)擊確認(rèn)，即添加一個(gè)控制點(diǎn)。本例選擇7個(gè)控制點(diǎn)，單擊右鍵，在彈出的子菜單中選擇“ 計(jì)算絕對(duì)定向參數(shù)”，可查看定向精度，右鍵，在彈出“絕對(duì)定向參數(shù)報(bào)告”中選擇“保存參數(shù)并退出”，完成絕對(duì)定向。

2.2.8 生成DEM和DOM

絕對(duì)定向完成后，依次點(diǎn)擊模型處理→核線重采樣→生成水平核線影像，花費(fèi)時(shí)間稍長(zhǎng)，然后就可以進(jìn)行模型處理→影像匹配。

模型處理→DEM參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)缺省即可，可根據(jù)實(shí)際需要來(lái)改X，Y間距，本例中選擇10m，單擊保存。

模型處理→DEM生產(chǎn)，即可生成DEM。

模型處理→DOM設(shè)置，基本為系統(tǒng)缺省的，可根據(jù)情況改變DOM的分辨率，設(shè)置完成后即可生成DOM。

結(jié)語(yǔ)

基于DEM和DOM進(jìn)行活斷層分析，是進(jìn)行斷層研究極為重要的一種手段。借助于MAPGISRSP軟件平臺(tái)的攝影測(cè)量功能，利用衛(wèi)星像對(duì)或航片提取DEM，可以大大提高工作效率，并及時(shí)指導(dǎo)下一步研究工作。建議在地學(xué)研究工作中對(duì)這一技術(shù)手段加以應(yīng)用和推廣。

需要注意的是：論文以實(shí)際工作中紫馬垮像對(duì)提取DEM為例，重點(diǎn)在于詳細(xì)介紹MAPGISRSP軟件平臺(tái)上DEM和DOM提取的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，按照文中給出的具體步驟，即可提取DEM和DOM，但更多的MAPGISRSP軟件平臺(tái)操作技巧，尚請(qǐng)參閱聯(lián)機(jī)幫助文檔和相關(guān)參考書籍、網(wǎng)站，或者咨詢中地公司技術(shù)部。

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