Zhodnocení přesnosti dostupných digitálních modelů terénu v Krkonoších

Bc. Luděk Hloušek

Master's thesis

Accuracy assessment of digital elevation models in Krkonose mountains

Abstract:

Z digitálních modelů terénu (DTM) můžeme získat základní topografické informace o zemském povrchu, které mají využití v mnoha oborech. Důležitým rysem DTM je jejich rozlišení, které má vliv na přesnost výsledné analýzy. V současné době lze nalézt různé zdroje DTM, které jsou získávány odlišnými metodami. Cílem této diplomové práce bylo porovnat volně dostupný SRTM (30 x 30 m), DMR 4G (5 x 5 m) a DTM vytvořený z leteckého laserového skenování (1 x 1 m) na území Krkonošského národního parku s hodnotami z terénního měření. Dále bylo hodnoceno, k jakým rozdílům v přesnosti dochází na různých typech stanovišť. Celkem bylo zaměřeno 812 kontrolních bodů na třech typech stanovišť, a to koryta vodních toků (219), svahy bez vegetace (194), svahy s vegetací (419). Hodnoty byly pak porovnány na základě výškového rozdílu (deltaH), směrodatné odchylky (SD(sigma)) a střední kvadraticke chyby (RMSE). Analýza ukázala, že SRTM má nejnižší přesnost a to především na lokalitách s vegetačním krytem RMSE 18, 31 m. DMR 4G dosahuje lepší vertikální přesnosti než SRTM a hodí se pro jemnější analýzy. Vertikální přesnost DMR 4G byla porovnána s oficiálními údaji udávanými ČÚZK; v otevřeném terénu (RMSE 0,3 m) a v zalesněném terénu (RMSE 1 m). Tyto údaje se neshodují s výsledky práce, kde v otevřenem terénu činí RMSE 1,01 m a v lokalitách s vegetací RMSE 1,59 m. Nejpřesnějším DTM je model vytvořený z leteckého laserového skenování, který dosahuje nejevyšší přesnosti a zachovává i menší terénní charakteristiky. Konkrétně v otevřeném terénu RMSE 0,42 m a v zalesněném terénu RMSE 0,25 m. Tato práce ukazuje, jak je důležité zvolit vhodný DTM pro konkrétní analýzu a k jakým vertikálním nepřesnostem může docházet na různých typech stanovišť.

Abstract:

Fundamental topographic information about Earth surface can be accessed from digital terrain models (DTM). These can have meaningful use in various fields. Important DTM feature is its resolution which has an impact on the analysis results. Currently, various sources of DTM which are collected with different methods can be found. Aim of this thesis was to compare freely accessible SRTM (30 x 30 m), DMR 4G (5 x 5 m) and DTM created from light detection and ranging data (1 x 1 m) in the Krkonoše mountains national park with the data collected from own terrain measurement. It also evaluates specific differences on various habitats. Total of 812 control points were collected on three habitat types: stream channels (219), hillslope without vegetation (194), hillslope with vegetation (419). The values were compared based on height difference (deltaH), standard deviation (SD(sigma)) and root mean square error (RMSE). The analysis showed that the SRTM has the lowest accuracy and large part of the spatial data are being lost. The worst situation is on the localities with vegetation RMSE 18, 31 m. The DMR 4G values are far more accurate then SRTM and are useful for more precise analysis. The DMR 4G values were compared with the accuracy information from ČÚZK which is RMSE 0,3 m in terrain without vegetation and RMSE 1 m in terrain with vegetation. These data do not match with the results from this thesis, which resulted in RMSE 1,01 m in terrain without vegetation and RMSE 1,59 m in terrain with vegetaiton. The most accurate is the model created from light detection and ranging data, which has the best accuracy and captures even the smaller terrain characteristics. RMSE 0,42 m in terrain without vegetation and RMSE 0,25 m in terrain with vegetation. This thesis shows the importances of choosig the most suitable DTM for the particular analysis and the potential loss of spatial information in various habitats.

Keywords

Digitální model terénu, přesnost, SRTM, DMR 4G, LiDAR

Keywords

accuracy, SRTM, DMR 4G, LiDAR, Digital terrain model

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2017

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Environmental Scinces / Applied Ecology