Kvalita a hustota výškových dat družicové laserové altimetrie na území ČR

Vladislav Baryshev

Bachelor's thesis

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

Abstract:

Tato bakalářská práce se věnuje posouzení kvality a hustoty výškových dat získaných ze satelitních misí ICESat-2 a GEDI na území České republiky pro účely digitálního modelování terénu. V případě ICESat-2 byl hodnocen datový produkt ATL08, který obsahuje informace o výšce terénu a vegetace. Ekvivalentním datovým produktem GEDI je L2A. Posouzení přesnosti probíhalo pomocí porovnaní výškových dat ze satelitů s referenčními výškovými daty z leteckého laserového skenování. Na základě těchto rozdílů byly spočítány metriky ME a RMSE. Důraz byl kladen na možnosti filtrace vstupních dat, a to jak na základě parametrů, které jsou součástí datových produktů misí, tak na základě externích dat v podobě Copernicus DEM GLO-30 a z něj spočítané svažitosti. V případě ICESat-2 měly vliv na přesnost měření parametry, jako jsou počet ground fotonů (n_te_photons) v segmentu, denní doba (night_flag), přítomnost mraků (cloud_flag_atm) a vícenásobného rozptylu (msw_flag). Po aplikaci filtrace na základě těchto atributů a externích dat klesly hodnoty ME a RMSE z počátečních -0,037 m a 0,89 m na -0,002 m a 0,65 m. Bylo zjištěno, že GEDI je méně přesný a vliv na přesnost měření měly parametry, jako jsou "quality_flag", "num_detectedmodes" v kombinaci s "landsat_treecover", "degrade_flag" a "rx_assess_flag". Hodnoty ME a RMSE klesly po filtraci z počátečních 1281,38 m a 2591,66 m na 0,5 m a 2,29 m. Svažitost výrazně ovlivňovala přesnost měření u obou misí. Při zkoumání hustoty bodů se ukázalo, že GEDI poskytuje výrazně rovnoměrnější rozložení bodů. Digitální model terénu (DTM) vytvořený z dat ICESat-2 může dosáhnout rozlišení 1 km, zatímco při přibližně stejném počtu bodů z dat GEDI je možné dosáhnout rozlišení 250 m.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the assessment of the quality and density of elevation data obtained from ICESat-2 and GEDI satellite missions in the Czech Republic for the purpose of digital terrain modelling. In the case of ICESat-2, the ATL08 data product, which contains information on terrain height and vegetation, was evaluated. The equivalent GEDI data product is L2A. Accuracy was assessed by comparing height data from satellites with reference height data from airborne laser scanning. ME and RMSE metrics were calculated based on these differences. Emphasis was placed on the possibility of filtering the input data, both based on parameters included in the mission data products and on external data in the form of Copernicus DEM GLO-30 and the slope calculated from it. In the case of ICESat-2, parameters such as the number of ground photons (n_te_photons) in a segment, time of day (night_flag), presence of clouds (cloud_flag_atm) and multiple scattering (msw_flag) affected the accuracy of the measurements. After applying filtering based on these attributes and external data, the initial ME and RMSE values decreased from -0.037 m and 0.89 m to -0.002 m and 0.65 m, respectively. GEDI was found to be less accurate and parameters such as "quality_flag", "num_detectedmodes" combined with "landsat_treecover", "degrade_flag" and "rx_assess_flag" were found to affect the accuracy of the measurements. After filtering, the initial ME and RMSE values dropped from 1281.38 m and 2591.66 m to 0.5 m and 2.29 m, respectively. The slope significantly affected the accuracy of the measurements for both missions. During the examination of density, GEDI was found to provide a significantly more uniform point distribution. A digital terrain model (DTM) created from ICESat-2 data can achieve a resolution of 1 km, while nearly the same amount of data points from GEDI allows for achieving a resolution of 250 m.

Keywords

DTM, ICESat-2, ATL08, GEDI, L2A, Družicová laserová altimetrie

Keywords

DTM, ICESat-2, ATL08, GEDI, L2A, Space-born laser altimetry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 3. 2024

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

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