Analýza přesnosti digitálního elevačního modelu TanDEM-X v antropogenním terénu severočeských výsypek

Bc. Leona Kubcová

Master's thesis

Evaluation of TanDEM-X DEM in the anthropogenic terrain of north-west Bohemia dumps

Abstract:

Digitální modely terénu a povrchu jsou v současnosti stále oblíbenější a používanější zdroj výškopisných údajů. Jedná se o způsob prezentace povrchu planety Země, který je mimo jiné používán v oblastech, kde dochází k častým změnám terénu, tj. zejména v oblastech těžby. Hlavním cílem práce je zhodnocení kvality digitálního modelu TANDEM-X s rozlišením 12 m a ověření jeho absolutní přesnosti 10 m v post těžební krajině Litvínovských výsypek. Dílčím cílem práce je posouzení vlivu environmentálních charakteristik (krajinný pokryv, sklonitost a orientace ke světové straně) na výslednou přesnost. Za účelem evaluace bylo nejprve klasifikováno mračno bodů z leteckého laserového skenování. Z klasifikovaného mračna byly generovány digitální modely terénu a povrchu, které byly následně použity jako referenční data k evaluaci modelu TANDEM-X. Absolutní přesnost modelu TANDEM-X je splněna na 88 % území při porovnání s DTM (digital terrain model) a na 96 % při porovnání s DSM (digital surface model). Výslednou přesnost nejvíce ovlivňuje krajinný pokryv, zatímco vliv sklonitosti a orientace ke světovým stranám není výrazný. Na nezalesněných plochách dosahuje TANDEM-X vysoké přesnosti (ME = 0,5 m; RMSE=1,4 m). Největší vliv na kvalitu modelu má zalesnění, které přesnost snižuje (ME = 5,6 m a RMSE = 6,7 m při porovnání s DTM, ME = 3,4 m a RMSE = 4,7 m při porovnání s DSM). I přes tyto rozdíly je absolutní chyba modelu TANDEM-X na Litvínovských výsypkách splněna. TANDEM-X lze úspěšně využít k monitorování změn terénu v těžebních oblastech.

Abstract:

Digital models of terrain and surface are currently becoming an increasingly popular source of altimetry data. It’s a way of presenting the Earth’s surface, which is except for others used in areas with frequent terrain changes, eg. mining areas. The main objective of this thesis is a quality evaluation of a digital model TANDEM-X with a definition of 12 m and verification of a complete precision 10 m in a post mining area of Litvinovske vysypky. Partial focus of the thesis has also been put on an environmental impact (shape and slope of the landscape and orientation towards a cardinal direction) on the overall result. For evaluation purposes, the first ones to classify were the cloud points from an airline laser scanning. From the classified cloud, digital models of terrain and surface were generated, which were afterwards used as reference data for the evaluation of TANDEM-X. In comparison to DTM (digital terrain model) an absolute accuracy of TANDEM-X model is fulfilled at 88 per cent of areas, and 96 per cent in comparison with DSM (digital surface model). The overall accuracy is mostly affected by the shape of the landscape, whereas the influence of slope and orientation towards a cardinal direction is not so significant. TANDEM-X reaches a high accuracy (ME=0.5 m; RSME=1.4 m) at non-forested areas. The biggest influence on the quality of the model is afforestation, which decreases the accuracy (ME = 5,6 m and RMSE = 6 in comparison with DTM, ME = 3,4 m and RMSE = 4,7 m in comparison with DSM). Despite those differences, the absolute fault of TANDEM-X at Litvinovske vysypky, is fulfilled and TANDEM-X can be successfully used to monitor terrain changes in mining areas.

Keywords

digitální model terénu, digitální model povrchu, TANDEM-X, LiDAR, přesnost

Keywords

digital terrain model, digital surface model, TANDEM-X, LiDAR, accuracy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2019

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Water in the Landscape