Analýza přesnosti digitálního elevačního modelu TanDEM-X v Krkonoších

Denisa Kujovská

Bachelor's thesis

Evaluation of TanDEM-X DEM in Krkonoše mountains

Abstract:

DEM TanDEM-X je globální digitální elevační model s dosud nejlepším dostupným rozlišením. Cílem práce bylo analyzovat vertikální přesnosti tohoto modelu na hornatém území Krkonoš a identifikovat hlavní aspekty, které tuto přesnost ovlivňují, ať už jsou environmentálního (svažitost, orientace svahů, zalesnění) či technického rázu (COV, COM). Data byla poskytnuta Německým střediskem pro letectví a kosmonautiku (DLR). Porovnání bylo provedeno s velmi přesným modelem terénu (DTM) a povrchu (DMP) Krkonoš z leteckého laserového skenování. Z environmentálních charakteristik nejvíce ovlivňuje vertikální přesnost zalesnění (pro DTM je ME na nezalesněném území 1,6 m a RMSE 4,9 m, v lesích ME 10,7 m a RMSE 14,4 m), dále svažitost (vertikální přesnost klesá úměrně se zvyšující se svažitostí) a až v poslední řadě orientace ke světovým stranám (při srovnávání s DTM byly největší chyby vypočteny na východních svazích, při srovnávání s DMP na západních svazích). Z technických specifik hraje velkou roli počet přeletů nad územím (chyby rapidně klesají, bylo-li provedeno dva a více přeletů), největší vertikální přesnosti bylo dosaženo, pokud byly všechny výšky získané v rámci různých přeletů konzistentní. Je důležité poukázat na různou vertikální přesnost, je-li DEM TanDEM-X uvažován jako model terénu či model povrchu. Při porovnání s DMP, podmínku absolutní vertikální přesnosti (10 metrů) splňuje zhruba 85 \% hodnot, zatímco při srovnávání s DTM na zalesněném území zhruba polovina hodnot překračuje horní hranici této přesnosti. Tyto skutečnosti omezují možnosti použití modelu a koncový uživatel by si jich měl být vědom.

Abstract:

DEM TanDEM-X is a global digital elevation model with the best available resolution. The main objective of this study was to assess the vertical accuracy of this model in the Krkonoše mountains and to identify the main aspects that affect this accuracy, whether they are environmental (slope, aspect, type of vegetation) or technical (COV, COM). The data were provided by German Aerospace Center (DLR). A very accurate LiDAR digital terrain model (DTM) and a digital surface model (DMP) served as a reference. With respect to the environmental characteristics, vertical accuracy is the most affected by the type of vegetation (when compared to DTM in the forestless area, the ME is 1,6 m and the RMSE 4,9 m, in the forested area, the ME is 10,7 m and the RMSE 14,4 m), then by the slope (vertical accuracy decreases proportionately with increasing slope) and the least by the aspect (the highest errors on the eastern slopes when compared to DTM, and on the western slopes when comparing with DMP). Concerning the technical characteristics, the number of flights over the territory is the most important one (errors decreased rapidly when two or more overflights were issued), the highest vertical accuracy was achieved when all gained altitudes were consistent. It is important to point out the varying vertical accuracy depending on the use of DEM TanDEM-X either as a terrain model or a surface model. When comparing with DMP, the condition of the absolute vertical accuracy (10 m) is met by 85 \% of values, whereas when compared to DTM in a forested area, approximately one half of the values exceed the upper limit of this accuracy. These facts limit the possibilities of using the model and the end user should be aware of them.

Keywords

DEM, vertikální přesnost, Krkonoše, TanDEM-X

Keywords

TanDEM-X, DEM, vertical accuracy, Krkonose mountains

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Water management