通过利用ASTER影像立体像对进行高程信息（DEM）提取实验，掌握运用ENVI Topographic功能从ASTER影像数据中提取DEM的操作，加深对遥感影像信息与DEM关系的理解。
二、实验内容
①运用ASTER可见光近红外波段（VNIR）的Band3N和Band3B立体像对数据提取高程信息（DEM）的原理分析；②运用ENVI Topographic功能从广西姑婆山地区ASTER数据提取DEM的操作。
三、实验要求
①掌握利用立体像对提取DEM的基本操作方法；②掌握DEM编辑方法。编写实验报告。
四、技术条件
①微型计算机；②广西姑婆山地区ASTER数据；③ENVI软件；④Photoshop软件（ver.6.0以上）和ACDSee软件（ver.4.0以上）。
五、实验步骤
（1）打开广西姑婆山地区ASTER数据：打开“File>Open Image Files”，将ASTER数据放入“Available Bands List”中，可以看到，ASTER数据包含从可见光到热红外共14个光谱通道，分为可见光近红外（VNIR）、短波红外（SWIR）、热红外（TIR）。其中可见光近红外（VNIR）中的Band3分为Band3N和Band3B, Band3N为星下点数据， Band3B为后视波段，在本次实验中将利用这两个波段进行立体像对观测及DEM提取。
（2）输入立体像对：打开“Topographic>DEM Extraction>DEM Extraction Wizard>New”，将出现“DEM Extarction Wizard Step 1 of 9”输入立体像对对话框，如图21-1所示，选择“Select StereoImage…”，在“LeftImage”输入星下点数据Band3N；在“Right Image”输入后视数据Band3B，输入完毕后将会自动算出该地区最高点和最低点高程。
（3）选择地面控制点：输入立体像对影像后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 2 of 9”选择地面控制点对话框，如图21-2所示，本次实验选择“No GCPs（relative DEM values only）”选项，即不选择地面控制点，这种方法提取的高程信息为相对高程。
图21-1选择立体像对影像对话框
图21-2选择地面控制点对话框
（4）定义连接点：选择地面控制点后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 4 of 9”定义连接点对话框，在连接点来源选项中，选择“Generate Tie Points Automaticalyl”选项，即自动生成连接点，自定义生成连接点参数，包括连接点数量（Number of Tie Points）、选择窗口大小（Search Window Size）、移动窗口大小（Moving Window Size）、区域海拔（Region Elevation）四项，如图21- 3所示，设定适当的参数后选择【Next】按钮进行下一步操作。
等待连接点自动产生后，将会出现左右两幅影像及“DEM Extraction Wizard Step 5 of 9”编辑连接点对话框，如图21-4所示，按动“Current Tie Point”左右箭头，选择目前连接点，将误差较大的连接点进行手动调节，或者直接按【Delete】按钮删除；或者选择【Add】按钮在左右两幅影像上添加新的连接点，确保“Maximum Y Parallax”最大视角误差小于10。
编辑连接点完成后，选择【Next按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 6 of 9”对话框，生成左右两幅核线影像，选择保存路径，并可以选择下方“Examine Epipolar Results”检查核线结果，如图21-5所示。
（5）设置DEM提取参数：保存和检查核线结果后，选择【Next】按钮进行下一步操作，出现“DEM Extraction Wizard Step 7 of 9”对话框，选择输出DEM的投影坐标以及像元大小，选择好后点击【Next】按钮进行下一步操作，将出现“DEM Extraction Wizard Step 8 of 9”设置DEM参数对话框，如图21-6所示。
图21-3定义连接点对话框
图21-4编辑连接点对话框
图21-5保存核线影像文件对话框
图21-6 DEM提取参数设置对话框
在DEM提取参数（DEM Extraction Parameters）列表中可以设置最小相关系数（Minmum Correlation）、背景值（Background Value）、边缘圆滑（Edge Trimming）、移动窗口大小（Moving Window Size）、地形精度（Terrain Relief）、地形级别（Terrain Detail）。
关于数字地图的不同表述及其含义。一、
数字正射影像图（DOM）：经过数字高程模型（DEM）校正的扫描数字化航空照片或遥感影像，其每个像元都已进行纠正，并按图幅范围裁切，生成的影像数据具有直观的可判读性和可量测性，能从中直接提取自然地理和社会经济信息。在SAR图像处理中，需借助DEM数据解决斜距成像几何失真问题。求解X、Y、Z需要考虑距离公式、多普勒频率公式和地球坐标公式。DOM是4D产品中的高级产品，需要DEM进行二次加工。
数字高程模型（DEM）：通过等高线或航空航天影像建立的表达地面高程起伏的数字集合。目前可获得90m的SRTM和30m的Aster GDTM数据。两者都需要两幅图像，精确配准，并考虑基线长度在一定范围内取值。不同之处在于前者利用波的相干性原理求得，后者则是光直线传播产生的共线方程。
数字栅格地图（DRG）：纸质地形图的数字化栅格形式产品，可与DOM、DEM集成衍生新的可视信息。该类数据主要是将纸质地图栅格化后配准，现在多用高分辨率影像取代，或将主要地物进行矢量化表征和存储。
数字线划地图（DLG）：利用航空航天影像识别和矢量化，建立基础地理要素分层存储的矢量数据集，包含空间信息和属性信息，用于各专业信息系统的空间定位基础。如Google Map等电子地图主要以此形式表现。
二、关于DEM、DLG和DRG的详细介绍。
DEM是在某一投影平面上规则格网点的平面坐标（X，Y）及高程（Z）的数据集。根据不同的高程精度，可分为不同类型，还可增加离散高程点数据以完整反映地表形态。
DLG是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面描述地表目标。
DRG是现有纸质地形图经计算机处理得到的栅格数据文件，每一幅地形图在扫描数字化后，需经几何纠正、内容更新和数据压缩处理，彩色地形图还需色彩校正，以保持图像色彩的一致性。
我国自20世纪90年代开始，致力于建立国家高精度GPS网络。该网络包括国家A级网点33个和B级网点818个，覆盖不同地区，平均边长有所差异，东部地区为50至70公里，中部地区为100公里，西部地区则达到150至200公里。这一坐标框架在国际地球参考框架下建立，并与我国原有的天文大地网实现了转换，标志着我国大地测量坐标框架建设迈上了新台阶。值得一提的是，随着TerraSAR-X的Tendem干涉能量的应用，获取分辨率为1米的DEM数据将更加便捷。接下来我们探讨的是如何进一步挖掘DEM数据的潜在价值以及如何根据遥感传感器的需求获取所需数据。例如，基于DEM数据的SAR图像模拟便是其中的一项应用。DEM数据还可以转化为光照阴影渲染图、等值线（等高线）、坡度、朝向、剖面等多种数据形式，为后续的各类应用提供坚实基础。
DEM离散单元法（Discrete Element Method）是一种显示求解的数值分析方法。相对于有限单元法（FEM），离散单元法由Cundall在1971年提出，是一种显式求解的数值方法。该方法与时域中的其他显式计算相似，和解抛物线型偏微分方程的显式差分格式类似。离散单元法将区域划分为单元，并计算单元间相互作用的力，根据力和位移的关系进行求解。个别单元的运动则根据牛顿运动定律和单元所受的不平衡力和不平衡力矩的大小来确定。这种数值计算方法在分析物质系统动力学问题方面表现出强大的能力，继有限元法和计算流体力学（CFD）之后成为了一种重要的数值分析工具。
离散单元法通过建立固体颗粒体系的参数化模型进行模拟和分析，为解决涉及颗粒、结构、流体与电磁及其耦合等综合问题提供了平台。这一方法已经在多个领域取得了重要成果，并逐渐从散体力学的研究、岩土工程和地质工程等工程应用领域拓展至工业过程与工业产品设计研发领域。随着离散单元法在工程应用中的不断成熟，相关软件如EDEM（由Favier博士创立的英国Dem—Solution公司开发）也不断涌现。离散单元法的应用将进一步推动工业领域的技术进步和创新发展。