Radarsat-2 Ultrafıne Modundan Üretilen Sayısal Yükseklik Modellerinin Doğruluklarının Değerlendirilmesi

Abstract

Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) yeryüzü topoğrafyasının sayısal temsilidir. SYM'ler uzaktan algılama teknikleri, arazi ölçmeleri ve topoğrafik haritaların sayısallaştırılmasıyla oluşturulabilirler fakat uzaktan algılama teknikleri ile hızlı ve ekonomik veri elde edildiği için bu yöntem geleneksel yöntemlere göre daha niteliklidir. Hava fotoğrafları ve uydu görüntülerinin retrifikasyonu, 3 boyutlu görselleştirme, kabartma haritalarının oluşturulması, su akışı ve yer hareketlerinin modellenmesi, arazi parametrelerinin çıkarımı SYM'lerin yaygın kullanım alanlarındandır. Bu çalışmanın amacı RADARSAT-2 stereo görüntü çiftinden üretilen radargrametrik SYM'lerin doğruluğunu ve güvenilirliğini araştırmaktır. Bunun için İstanbul bölgesini kapsayan (20x20km), alçalan yörüngede, HH polarizasyonda, SGF formatındaki U7 ve U26 ultrafine modundaki RADARSAT-2 görüntüleri temin edilmiştir. U7 ve U26 görüntüleri sırasıyla yakın-uzak menzillerde 34.00-35.30 ve 48.50-49.50 derecelik bakış açılarıyla 2 Ağustos 2009 ve 30 Temmuz 2009 da algılanmıştır. Çalışmadaki başlıca SYM oluşturma aşamaları; stereo model oluşturma, epipolar görüntülerin oluşturulması, görüntü eşleme ve SYM düzeltme şeklindedir. Stereo modeli oluşturmak için kullanılan yer kontrol noktalarının yatay (X, Y) koordinatları 1m çözünürlüklü IKONOS ortomozaik İstanbul görüntüsünden, yükseklik değerleri ise 1:5000 ölçekli topoğrafik haritalardan oluşturulan 3 m grid boyutundaki referans SYM'den elde edilmiştir. Radargrametrik SYM'ler, Rasyonel Fonksiyonlar Modeli (RFM) ve Toutin'in 3 boyutlu fiziksel modeli (TM) kullanılarak kurulan stereo modelden sonra otomatik olarak oluşturulmuştur. Sonuç olarak Karesel Ortalama Hata (KOH) değerlerine bakıldığında; TM ile üretilen SYM yatayda (X-Y) 1.73 m, düşeyde (Z) 9 m, RFM ile üretilen SYM yatayda 3.04 m ve düşeyde 42 m doğruluğa sahiptir. Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) yeryüzü topoğrafyasının sayısal temsilidir. SYM'ler uzaktan algılama teknikleri, arazi ölçmeleri ve topoğrafik haritaların sayısallaştırılmasıyla oluşturulabilirler fakat uzaktan algılama teknikleri ile hızlı ve ekonomik veri elde edildiği için bu yöntem geleneksel yöntemlere göre daha niteliklidir. Hava fotoğrafları ve uydu görüntülerinin retrifikasyonu, 3 boyutlu görselleştirme, kabartma haritalarının oluşturulması, su akışı ve yer hareketlerinin modellenmesi, arazi parametrelerinin çıkarımı SYM'lerin yaygın kullanım alanlarındandır. Bu çalışmanın amacı RADARSAT-2 stereo görüntü çiftinden üretilen radargrametrik SYM'lerin doğruluğunu ve güvenilirliğini araştırmaktır. Bunun için İstanbul bölgesini kapsayan (20x20km), alçalan yörüngede, HH polarizasyonda, SGF formatındaki U7 ve U26 ultrafine modundaki RADARSAT-2 görüntüleri temin edilmiştir. U7 ve U26 görüntüleri sırasıyla yakın-uzak menzillerde 34.00-35.30 ve 48.50-49.50 derecelik bakış açılarıyla 2 Ağustos 2009 ve 30 Temmuz 2009 da algılanmıştır. Çalışmadaki başlıca SYM oluşturma aşamaları; stereo model oluşturma, epipolar görüntülerin oluşturulması, görüntü eşleme ve SYM düzeltme şeklindedir. Stereo modeli oluşturmak için kullanılan yer kontrol noktalarının yatay (X, Y) koordinatları 1m çözünürlüklü IKONOS ortomozaik İstanbul görüntüsünden, yükseklik değerleri ise 1:5000 ölçekli topoğrafik haritalardan oluşturulan 3 m grid boyutundaki referans SYM'den elde edilmiştir. Radargrametrik SYM'ler, Rasyonel Fonksiyonlar Modeli (RFM) ve Toutin'in 3 boyutlu fiziksel modeli (TM) kullanılarak kurulan stereo modelden sonra otomatik olarak oluşturulmuştur. Sonuç olarak Karesel Ortalama Hata (KOH) değerlerine bakıldığında; TM ile üretilen SYM yatayda (X-Y) 1.73 m, düşeyde (Z) 9 m, RFM ile üretilen SYM yatayda 3.04 m ve düşeyde 42 m doğruluğa sahiptir.

A Digital Elevation Model (DEM) is a digital representation of ground surface topography. DEMs can be generated using remote sensing techniques, land surveying or digitizing of topographical maps, however, remote sensing methods are superior to conventional methods since fast and economic data acquisition are possible with remote sensing. Common uses of DEMs include; rectification of aerial photography or satellite imagery, rendering of 3D visualizations, creation of relief maps, modeling water flow or mass movement, extracting terrain parameters. The aim of this study is to investigate the accuracy and reliability of radargrammetric DEMs generated from RADARSAT-2 stereo pairs. Two ultrafine mode images U7 and U26 were acquired over an area in Istanbul (20x 20km) from descending orbit, HH polarization, in SGF format. U7 and U26 were taken on August 2, 2009 and July 30, 2009 with view angles of 34.00-35.30 and 48.50-49.50 at the near-far edges, respectively. The main project steps for DEM generation were; stereo model set up, creating epipolar images, image matching and DEM editing. In order to set up the stereo model, planimetric coordinates (X, Y) of ground control points (GCPs) were obtained from 1m resolution IKONOS orthomosaic İstanbul image and elevation values of GCPs were obtained from a reference DEM created from 1:5000 scaled topographic maps and having 3 m grid size. After the setting up the stereo model with Toutin?s 3D physical model (TM) and Rational Functions Model (RFM), radargrammetric DEMs were generated automatically. Root Mean Square Error (RMSE) values show that; DEM derived from TM has 1.73 m horizontal (X-Y) and 9 m vertical (Z) accuracy, DEM derived from RFM has 3.04 m horizontal and 42 m vertical accuracy.