Validace digitálního výškového modelu TanDEM-X pomocí dat GEDI

Bc. Jiří Rous

Master's thesis

GEDI validation of TanDEM-X digital elevation model

Abstract:

Laserový altimetr GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation), který je umístěn na Mezinárodní vesmírné stanici, poskytuje globální výšková data. Velmi dobře se hodí pro evaluaci výškových modelů jako například SRTM nebo TanDEM-X DEM. V této práci byly porovnávány výškové rozdíly mezi SRTM nasnímaném v radarovém pásmu C s prostorovým rozlišením 30 metrů a TanDEM-X DEM nasnímaném v radarovém pásmu X s prostorovým rozlišením 30 metrů s několika referenčními výškovými úrovněmi získanými z altimetru GEDI. Jednalo se o úrovně na nejnižším a nejvyšším odrazu a také ve 25, 50 a 75 % výšky vegetace. Evaluace probíhala v pěti zájmových územích rozmístěných na různých kontinentech. Zájmová území se vyznačovala rozdílnou topografií a vegetačním pokryvem. Zaujímala rozlohu 1x1 km. Tato území jsou Amazonský deštný prales, pohoří Himaláje, poušť Gobi, urbanizovaná oblast v jižním Polsku a ostrov Nová Guinea. Ukázalo se, že model SRTM zpravidla dosahuje nižších nadmořských výšek oproti modelu TanDEM-X DEM ve všech zkoumaných pásmech vegetačního pokryvu i studovaných oblastech. K největší podobnosti mezi TanDEM-X DEM a GEDI docházelo v referenční úrovni RH50 a RH75, kde se průměrný rozdíl pohyboval mezi 0,3 a 2,4 metry. V případě SRTM byla největší podobnost nalezena v úrovni RH50 a částečně v RH75. Rozdíly v RH75 byl v porovnání s TanDEM-X DEM podobný, 0,3 – 2,6 metru. Pravděpodobná absolutní shoda se nachází někde mezi těmito dvěma úrovněmi, pro SRTM níže a TanDEM-X DEM výše. Vliv vegetace na prostupnost radarových vln byl prokázán na základě porovnání průměrných rozdílů mezi digitálními výškovými modely a měřením GEDI. Tento rozdíl stoupal v závislosti na hustotě vegetačního pokryvu.

Abstract:

The Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) laser altimeter, located on the International Space Station, provides global height data. It is well suited for the evaluation of elevation models such as SRTM or TanDEM-X DEM. In this work, the altitude differences between SRTM acquired in radar band C with a spatial resolution of 30 meters and TanDEM-X DEM acquired in radar band X with a spatial resolution of 30 meters were compared with several reference altitude levels obtained from the GEDI altimeter. These were the levels at the lowest and highest return and at 25, 50 and 75% vegetation height. The evaluation was carried out in five areas of interest spread over different continents. The areas of interest were characterized by different topography and vegetation cover. They covered an area of 1x1 km. These areas are the Amazon rainforest, the Himalayan mountains, the Gobi Desert, an urbanised area in southern Poland and the island of New Guinea. It showed that the SRTM model generally achieved lower elevations than the TanDEM-X DEM model in all vegetation cover bands and study areas. The greatest similarity between TanDEM-X DEM and GEDI was observed at the RH50 and RH75 reference levels, where the difference ranged between 0.3 and 2.4 metres. In the case of the SRTM, the greatest similarity was found at the RH50 level and partially at RH75. The differences at RH75 were similar to the TanDEM-X DEM, 0.3 to 2.6 meters. The likely absolute match is somewhere between these two levels, for SRTM below and TanDEM-X DEM above in this range. The influence of vegetation was demonstrated by comparing the average differences between the digital elevation models and the GEDI measurements. This difference increased as a function of the density of vegetation cover.

Keywords

GEDI, TanDEM-X, SRTM, evaluace, DEM

Keywords

GEDI, TanDEM-X, SRTM, evaluation, DEM

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 15. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.
• Reader: Jan Komárek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Spatial Sciences in the Environment