Integracja satelitarnych modeli wysokościowych

• Autorzy: Karwel A. K. , Kraszewski B. , Kurczyński Z. , Ziółkowski D.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12345865.1157319

Warianty tytułu

EN

Integration of satellites digital surface model

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano metodę integracji danych wysokościowych z interferometrycznej misji satelitarnej SRTM (model SRTM-C, rozdzielczość 3", tj. około 90 m) oraz stereoskopowych pomiarów scen satelitarnych ASTER, pozyskanych w kanale bliskiej podczerwieni, do opracowania Numerycznego Modelu Pokrycia Terenu (NMPT) o rozdzielczości przestrzennej 1". Model ASTER charakteryzuje się większą rozdzielczością (1", tj. około 30 m), ale może wykazywać lokalne błędy o charakterze systematycznym, spowodowane głównie błędami dopasowania obrazów w obszarach o regularnej strukturze pól uprawnych. Opracowana metoda zakłada uszczegółowienie modelu interferometrycznego z wykorzystaniem modelu ASTER. Bazuje na modelu różnicowym obu NMPT poddanym działaniu filtra uśredniającego ważonego, co zachowuje w nim ewentualne błędy systematyczne. Przefiltrowany model różnicowy posłużył do poprawy modelu ASTER. Zaproponowaną metodę przetestowano na fragmencie obszaru centralnej Polski o powierzchni 31 tys. km2. Ocenę wizualną i ilościową otrzymanego zintegrowanego modelu względem danych źródłowych przeprowadzono dla trzech typów pokrycia terenu z wykorzystaniem profili terenowych oraz NMPT pozyskanego w ramach projektu ISOK. Wyboru obszarów o określonym typie pokrycia dokonano z wykorzystaniem bazy CORINE Land Cover. Miarą oceny dokładności modeli były błędy średnie liczone na podstawie różnic wysokości punktów interpolowanych z modelu oraz odpowiadających im punktów kontrolnych profili terenowych, pomierzonych techniką GPS, a także odchylenie standardowe różnic wysokości pomiędzy modelem referencyjnym ISOK a analizowanymi modelami. Ocena wizualna przeprowadzona została na fragmencie wydzielonym z całego obszaru opracowania. W wyniku zastosowania opracowanej metody otrzymany NMPT charakteryzuje się wyższą szczegółowością w porównaniu z modelem SRTM-C. Skompensowane zostały w nim również lokalne błędy systematyczne charakterystyczne dla modelu ASTER.

EN

The article presents the method of developing a 30-m spatial resolution DSM based on integration of height data from InSAR SRTM mission and the stereoscopic measurements of ASTER satellite images. The method involves the use of 30-m ASTER model for refinement of a 90-m interferometrie SRTM model. ASTER model has a higher resolution, but it can contain local systematic errors (due to incorrect image matching in areas of the regular pattern of agricultural parcels). The differential model is generated and next smoothed with weighted averaging filter. Such a model is used to correct the ASTER DSM. The method was tested in the area of 31,000 square kilometers located in central Poland. A visual and precise evaluation of the output model relative to source data was performed with the use of terrain GPS profiles and the detailed DSM based on airborne laser scanning (ALS) data for three types of land cover. The accuracy of models was assessed by RMSE calculated from a difference between point heights interpolated from the model and the same height points taken from terrain GPS profiles. Also the standard deviation of height difference between analyzed and ALS DSM was analyzed. In the new integrated DSM, more details were noticed compared to the SRTM DSM. The height errors typical for ASTER model were compensated. The vertical accuracy of the developed DSM is close to SRTM data.

Słowa kluczowe

PL

NMPT; interferometria radarowa; fotogrametria satelitarna; SRTM; ASTER; analiza dokładności

EN

Interferometry; SRTM; digital elevation model (DEM); accuracy; analysis

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 64, nr 2
• Strony: 123--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il. tab.

Twórcy

autor

Karwel A. K.

• Instytut Geodezji i Kartografii, 02-679 Warszawa, ul. Modzelewskiego 27

autor

Kraszewski B.

• Instytut Geodezji i Kartografii, 02-679 Warszawa, ul. Modzelewskiego 27

autor

Kurczyński Z.

• Politechnika Warszawska, Wydział Geodezji i Kartografii, 00-661 Warszawa, PI. Politechniki 1

autor

Ziółkowski D.

• Instytut Geodezji i Kartografii, 02-679 Warszawa, ul. Modzelewskiego 27

Bibliografia

• [1] Bęcek K., W 10 dni dookoła świata, Geodeta, 5, 2006, 22-25.
• [2] Colosimo G., Crespi M., De Vendictis L., Jacobsen K., Accuracy evaluation of SRTM and ASTER DSMs, In Proceedings of the 29th EARSeL Symposium, Chania, Greece, 2009.
• [3] Ewiak I., Kaczyński R., Accuracy of DTM generated from SPOT 4 and SPOT 5 HRS data, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, XX ISPRS Congress, 35, Bl, Comm. I, 2004,474-478.
• [4] Kaab A., Combination ofSRTM3 and repeat ASTER data for deriving alpine glacier flow velocities in the Bhutan Himalaya, Remote Sensing of Environment, 94, 4, 2005, 463-474.
• [5] Kaczyński R., Technologia opracowania NMT i map cyfrowych metodami fotogrametrycznymi dla celów prognozowania powodzi, Geodeta, 4, 59, 2000, 27-31.
• [6] Karkee M., Steward B.L., S. Abd Aziz S., Improving quality of public domain digital elevation models through data fusion, Biosystems Engineering, vol. 101, no. 3, 2008, 293-305.
• [7] Karwel A.K., Ocena dokładności modelu SRTM-X na obszarze Polski, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 23, 2012, 139-145.
• [8] Karwel A.K., Ewiak I., Ocena dokładności modelu SRTM na obszarze Polski, Archiwum Foto-grametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 16, 2006, 289-296.
• [9] Kolecka N., Kozak Assessment of the Accuracy of SRTM C- and X-Band High Mountain Elevation Data: a Case Study of the Polish Tatra Mountains, Pure and Applied Geophysics, 2013.
• [10] Kurczynski Z., Radarowa misja promu kosmicznego Endeavour (Nowa era geoinformatyki), Geodeta, 8, 63, 2000, 5-9.
• [11] Kurczynski Z., Metodyka oceny dokładności i scalania wieloźródłowych numerycznych modeli terenu, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol. 18, 2008, 343-353.
• [12] Lorraine Tighe M., Chamberlain D., Accuracy comparison of the SRTM, ASTER, NED, NEXT- MAP USA Digital Terrain Model over several USA study sites, LASPRS/MAPPS, Fall Conference November San Antonia, Texas, 2009.
• [13] Paszotta Z., Szumiło M., Application of statistical test of hypothesis to check DTM’s accuracy, Seminar about „Automated Checking of DTMs”, Aalborg, Denmark, 2005.
• [14] Przybyła C., Pyszny K., Porównanie numerycznych modeli terenu SRTM i ASTER GDEM oraz ocena możliwości ich wykorzystania w modelowaniu hydrologicznym w obszarach o małych deniwelacjach, Rocznik Ochrony Środowiska, tom 15, 2013, 1489-1510.
• [15] Robinsona N., Regetzb J., Guralnicka R.P., EarthEnv-DEM90: A nearly-global, void-free, multi-scale smoothed, 90 m digital elevation model from fused ASTER and SRTM data, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 87, 2014, 57-67.
• [16] Rodrigues E., Morris C.S., Belz J.E., A Global Assessment of the SRTM Performance, Photo-grammetric Engineering & Remote Sensing, 2006, 261-267.
• [17] Shangmino Z., Weiming G, Chenghu Z., Xi C., Shifang Z., Zengpo Z., Haijiang L, Huixia C., Accuracy assessment of the ASTER GDEM and SRTM3 DEM: an example in the Loess Plateau and North China Plain of China, International Journal of Remote Sensing, 2011,1-13.
• [18] Shutter Radar Topography Mission WebSite, http://srtm.usgs.gov/, 2014.
• [19] Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology WebSite http://www2.jpl.nasa.gov/ srtm/, 2014.
• [20] German Aerospace Center WebSite, http://dlr.de, 2014.

Uwagi

PL

Niniejsza praca przeprowadzona została przy wsparciu Narodowego Centrum Badań i R Rozwoju (NCBiR) oraz Ministerstwa Nauki i S Szkolnictwa Wyższego (MNiSW ) w ramach projektu badawczego PBS „Zintegrowany system monitoringu podłoża gruntowego z wykorzystaniem interferometrii radarowej trwałych reflektorów”.