Kvalita a hustota výškových dat družicové laserové altimetrie na území ČR

Ondřej Krameš

Bachelor's thesis

Quality and density of the elevation data from space-born laser altimetry in the Czech Republic

Abstract:

Digitální výškové modely jsou v dnešní době stále více využívány v široké škále aplikací a oborů, mezi které primárně patří lesnictví, archeologie, stavebnictví a enviromentální vědy. Pro většinu těchto oborů je důležitá přesnost a rozsah modelů. Mise ICESat – 2 a GEDI využívající vesmírné LiDARové technologie a již od roku 2019 nepřetržitě skenují povrch Země. Data z těchto misí by mohla být použita k tvorbě digitálních výškových modelů téměř kdekoliv na planetě Zemi. Vytváření těchto modelů ovšem představuje značnou řadu problémů. Cílem této práce je zhodnotit a navrhnout filtrace těchto dat za účelem vytvoření digitálního modelu terénu na území České republiky. Pro každou misi byl navrhnut vhodný filtr z poskytovaných atributů. Dále byla využita metoda filtrování, v níž byly vypočteny mediány výšek nejbližších okolních bodů a podle velikosti odchylky od měřené výšky byly záznamy vyřazeny. Výsledky byly porovnány s digitálním modelem reliéfu 5. generace (DMR5g). Mise GEDI měla původní RMSE 2595,79 m. Po filtraci se RMSE snížilo na 8,52 m s tím, že počet bodů klesl o 76 %. U mise ICESat – 2 bylo původní RMSE 1,47 m a po filtraci 1,23 m. Počet bodů poklesl o 19 %. Data GEDI byla výrazně méně přesnější, navzdory tomu obsahovala petinásobný počet záznamů oproti datům ICESat – 2.

Abstract:

Digital elevation models are increasingly being used in a wide range of applications and fields today, including forestry, archaeology, construction, and environmental sciences. For most of these fields, the accuracy and range of the models are important. The ICESat-2 and GEDI missions, utilizing spaceborne LiDAR technologies, have been continuously scanning the Earth's surface since 2019. Data from these missions could be used to create digital elevation models almost anywhere on the planet Earth. However, creating these models poses a considerable number of challenges. The goal of this work is to evaluate and propose data filtering for the purpose of creating a digital terrain model in the Czech Republic. A suitable filter was designed for each mission from the provided attributes. Furthermore, a filtering method was used, in which the medians of the heights of the nearest surrounding points were calculated, and records were discarded based on the deviation size from the measured height. The results were compared with the 5th generation digital terrain model (DMR5g). The GEDI mission had an original RMSE (Root Mean Square Error) of 2595.79 m. After filtering, the RMSE decreased to 8.52 m, with the number of points dropping by 76%. For the ICESat-2 mission, the original RMSE was 1.47 m, and after filtering, it was 1.23 m. The number of points dropped by 19%. GEDI data was significantly less accurate, despite having five times the number of records compared to ICESat-2 data.

Keywords

DTM, vesmírné laserové skenování, IceSat, GEDI

Keywords

DEM, Space-born laser scanning, IceSat, GEDI

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 27. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Vojtěch Barták, Ph.D.
• Reader: Jiří Prošek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme:
Geographic Information Systems and Remote Rensing in Environmental Sciences