Page 197 - 测绘新技术的理论与实践研究

第五章 多源遥感数据获取技术研究

数据之间的差异明显，特征不一致。上述这些差异给 DEM 匹配以及地形变化检

测带来非常不利的影响，DEM 匹配时特征难以对应，地形变化检测结果不可靠。
对于山区 DEM，检测精确可靠的控制点是比较困难的，同时少量的控制点
根本无法保证两个表面的最佳匹配。因此，基于点的匹配方法难以进行精确的
DEM 匹配。

基于面的匹配方法需要 DEM 数据需要预先建立概略的对齐，预匹配（或者
称为粗匹配）的步骤是有必要的也是非常重要的。对于山区 DEM，这并不是一
个容易的问题，特别是存在变形的高山区 DEM，则更是一个非常困难的任务。

因为山区的高程误差明显大于平原地区，而且很难检测并消除全部的局部变形。
其中，一个重要的困难是与前面的预匹配结果有关，当地形存在变形，一个较差
的预匹配会加重这个困难。

二、基于等高线的 DEM 匹配

DEM 匹配必须解决两个问题：模型表面特征对应关系确立和模型几何转换
参数估计。特征之间对应关系的建立是一个难题。为了克服基于点方法的缺陷，

许多研究学者开始采用不需要控制点的 3D 表面匹配技术实现多时相 DEM 的自
动匹配。这些算法有：最邻近点法（ICP）、最小高差法（LZD）以及最小二乘
3D 表面匹配法（LS3D），它们都可以归纳为采用最小二乘表面匹配策略。基于

面的方法具有较高的计算冗余度，少量误差点对精度影响很小，而且也没有特征
提取造成的精度损失。因此，这类方法匹配精度普遍较高。
由于大多数的匹配算法没有涉及表面之间对应关系的建立，因此基于面的方
法需要 DEM 数据预先建立近似的对齐（粗匹配）。对于山区 DEM 而言，这是

一个相当有挑战性的工作，特别是在有变形的区域。在本项研究中，我们关注于
高山区 DEM 匹配，提出一种稳健的匹配方法解决两个变形地表之间的对应难题。
利用相同不变区域的等高线具有相似形状的特性，我们基于等高线的形状提取稳

定不变的控制点。有了这些稳定的控制点，我们就可以提供足够好的转换参数初
始值，并利用最小二乘表面匹配方法实现地表间的匹配。

三、滑坡检测

滑坡、山崩、泥石流等自然灾害已成为全球性问题，这些严重的自然灾害通
常都伴随着巨大的地表变化，有效确定地表变化范围和幅度是进行灾害评估、防

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