一种新的DEM人工编辑方法

引言

DEM是一种很重要的测绘产品，目前有三种主要的获取方式：

第一，通过立体测图直接量测等高线并内插得到DEM；

第二，利用光学立体影像进行密集匹配得到DSM，然后对DSM进行滤波得到DEM；

第三，对LiDAR点云进行滤波，然后内插得到DEM；

第一种方式是最可靠的方法，但是全程人工编辑，效率低下。第二种和第三种方式自动化程度很高，但是仍然需要少量的人工编辑，即对滤波后的DEM进一步精化编辑。特别地，目前主流的滤波算法都是针对高分辨率DSM和高密度的LiDAR点云的，而低分辨率（一般由中分辨率卫星影像密集匹配生成，包括ZY3，TH1，SPOT5/6等，DSM地面采样间隔2米以上，而覆盖地表范围2000平方公里以上）DSM的滤波通常完全由人工编辑实现。

由此可见，为了实现高效率高精确度的DEM，一方面要研究高可靠性的滤波算法，另一方面要使用高效的人工编辑工具。本文阐述DEM人工编辑软件，并介绍一种高效率低成本的DEM人工编辑方法。

DEM人工编辑软件

一般的高分辨率遥感测图软件（比如国产DPGrid和PixelGrid）都会提供DEM人工编辑软件。作为DEM人工编辑软件，有两个方面非常关键：

第一，如何让作业员更容易地判断实际地形，一般通过提供立体像对，晕渲图，等高线等三种方式帮助作业员判断地形。对于经验不足的作业员来说，从晕渲图判断地形是最快速的方法，而立体像对和等高线方式对于经验丰富的作业员做精细编辑是不可或缺的途径。

第二，如何让作业员更容易地编辑出预期地形，一般通过提供丰富的编辑工具，比如内插、平滑、三角构网、压平、曲面拟合等实现该目的。灵活地使用这些工具对于得到高精度DEM至关重要，但是经验不足的作业员往往难以正确使用这些工具，导致最后的编辑结果出现明显的块状效应，非常不自然。

总之，现在国产DEM人工编辑软件对专业化程度和经验的要求较高，对于经验不足的作业员而言不可谓是一件容易的工作。

一种新的DEM编辑方法

为实现一种轻量级的DEM编辑方法，我们首先要回归问题本源。DEM编辑的主要工作是从DSM中过滤非地面点（当然还有别的工作，比如云、水等造成的错误点的处理等），因此可以将DEM编辑分为两步骤：第一，标示非地面点，第二，用地面点内插生成DEM。这种理解其实就是DSM滤波和LiDAR点云滤波问题的定义，然而却与上述的DEM人工编辑软件的思路完全不同。这种新的思路下对作业员的要求只是做一个判断问题（识别哪些是非地面点），因此大大降低了专业化程度要求。更重要的是，本文方法无需专业测图软件，仅仅需要photoshop，GlobalMapper和点云内插DEM小程序就可以完成，是一种轻量级的编辑方法，成本很低。

下面具体阐述本文方法：

本文使用GlobalMapper渲染DSM，帮助作业员判断非地面点，然后用Photoshop软件标示非地面点。

首先用Globalmapper打开要编辑的DSM，然后将其晕渲图保存，注意要保证和原始DSM栅格图具有相同尺寸，如下图所示。

然后，用ps打开晕渲图，并在其上新建两个图层，顶层为白色，中间层为黑色。接着，将两个图层的不透明度设置为30%左右。然后选定顶层为激活层，然后开始编辑。编辑方法是：根据晕渲图判断哪些点是非地面点，选中这些区域并删除。如下图所示。

编辑完成后，将黑白两图层的不透明度设置为100%，然后合并可见图层，保存得到一幅黑白二值图，这就是编辑得到的非地面点标示图。如下图所示。

利用原始DSM和该二值图就可以滤除非地面点，然后使用地面点重新内插，就可以得到DEM。下图所示，是直接内插得到的DEM。

可以看出，直接内插的结果比较粗糙，而且很多非地面点，仍然没有被滤除掉，此时，可以将在该DEM的基础上继续编辑非地面点掩膜并滤波非地面点，然后再次内插得到新的DEM。

另一方面，有了这个DEM后，反过来又可以更新得到非地面点的二值化标示图，这将会是比初始人工编辑结果更为精确的非地面点二值图。如下图所示。

基于新的二值图重新滤除非地面点，并重新内插DEM，就可以得到更精确的DEM。如下图所示。

最后，关于地面点内插生成DEM的方法，很多经典方法包括三角网内插都可以完成，而本文使用的是一种高效快速的基于金字塔的内插方法。