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SARscape5.6版本匯入外部DEM資料

參考DEM是進行SAR資料處理不可或缺的一個數據源,獲取方式一般有使用SARscape自動下載和匯入外部DEM兩種方式。

在SARscape處理中,參考DEM需要是橢球高(ellipsoidal height),以避免引入大地水準面(geoid)相關的誤差,因為大地水準面因具體地理位置而異,反之,採用大地高保證了與目前大多數衛星系統的一致性,其測量和引數參考地球中心。

此處,查閱了一些有關高程的概念,摘抄了以下內容供參考:

高程:在測量學中,高程的定義是某點沿鉛垂線方向到絕對基面的距離,稱絕對高程,簡稱高程。通俗理解,高程其實就是海拔高度。

高程分類:世界各國採用的高程系統主要有兩類:正高系統

正常高系統,其所對應的高程名稱分別為海拔高近似海拔高,統稱為高程。正常高系統和正高系統是有區別的,主要是由於重力場的影響不同,重力線就會產生一些偏移。我國規定採用的高程系統是正常高系統,如果不是進行科學研究,只是一般使用,正常高系統結果在國內也可以稱為海拔高度。

大地水準面geoid:從測量學的角度定義,由靜止的平均海水面並向大陸延伸所形成的不規則的封閉曲面。

正高Orthometric height:指從一地面點沿過此點的重力線到大地水準面的距離。

正常高Normal height:地面點沿正常重力線到似大地水準面的距離。

大地高geodetic height,ellipsoidal height:一點沿橢球法線到橢球面

的距離。

    目前常用的免費DEM資料,水平解析度在30m~90m範圍,資料基本資訊見下表:

以上資料來源於網路。

    重點來了:我們做SAR處理時常用的參考DEM資料,如SRTMDEM和AW3D30 DEM,都是基於EGM96大地水準參考面,而常規InSAR干涉處理和高階InSAR時序分析等都需要在參考橢球面下進行,需要參考DEM是橢球高(ellipsoidal height)。所以,在SARscape中匯入外部DEM資料時,就需要考慮DEM的參考面的問題。

注:EGM96模型是美國推出的一種適用於全球範圍,並綜合利用現有全球大量重力資料所計算出來的高精度大地水準面模型。

SARscape5.6版本中,匯入外部DEM資料的功能面板新增了兩個引數選項:橢球高/水準高,本文以匯入ENVI格式的SRTM DEM資料為例,進行資料匯入操作,有兩個步驟:

第一步:將ENVI格式的DEM資料匯入為SARscape格式

所使用的資料是手動在USGS網站下載的SRTM DEM資料,在ENVI中進行了鑲嵌和裁剪,下面匯入生成SARscape格式的資料,便於後續使用。

在SARscape中,開啟工具/SARscape/Import Data/ENVI Format/Original ENVI Format,開啟Import Envi Original面板:

  • 資料輸入(Input Files)面板:

選擇ENVI格式的DEM檔案輸入。

  • 引數設定(Parameters)面板:
  • 資料單位(Data Units):Geoidal DEM。水準高,也就是正高
  • 水準面型別(Geoid Type):EGM96,當Data Unites設定為水準高時,該引數啟用。
  • 無效值(dummy Value):NaN。無效值用NaN填充。
  • 資料輸出(Output Files)面板:

在預設的資料檔名上點選右鍵選擇Edit,修改後綴為_dem。

單擊Exec執行。

完成後在Completed對話方塊點選確定,ENVI中自動載入匯入後的DEM資料。在輸出路徑下,檢視資料檔案,在生成的6個檔案中,_dem、_dem.hdr、_dem.sml為SARscape格式的DEM檔案。

注:如果匯入的外部DEM是TIFF格式,使用工具/SARscape/Import Data/Generic Format/Tiff匯入。

第二步:將輸入的水準高程減去大地水準面分量,得到橢球高

    開啟工具/SARscape/General Tools/Cartographic Transformation/Geoid Component,在Geoid Component介面:

  • 資料輸入(Input Files)面板:

選擇上一步得到的SARscape格式的DEM檔案;

  • 引數設定(Parameters)面板:
  • 水準面操作(Geoid Operation):Subtract Geoid,減去水準面
  • 水準面型別(Geoid Type):EGM96。
  • 資料輸出(Output Files)面板

在預設的資料檔名上點選右鍵選擇Edit,修改後綴為_dem。

點選Exec執行。得到橢球高的結果,即可作為參考DEM在接下來的SAR處理中使用。

下面是同一像元的橢球高程與水準高程值對比,相差幾十米。

注:該工具提供了從DEM中減去或增加大地水準面組分的功能,支援WGS 84/EGM96大地水準面以及WGS 84/EGM2008大地水準面。

    如果直接輸入Geoid DEM作為參考DEM資料,在干涉處理時會遇到如下提示: