Comparative evaluation of verticalaccuracy of ground control pointsfrom ASTER-DEM SRTM-DEM with respectto ALOS-DEM

Abstract

Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) kavramı 1950'lerde Miller tarafından ortaya atılmıştır. Sayısal Yükseklik Modeli, arazi özelliklerinin (eğim, en boy, eğrilik, topografik indeks, drenaj alanı ve ağ) çıkarıldığı sürekli bir yüzeydir. SYM, bir dizi üç boyutlu koordinat ile topografik yüzeyi temsil eder ve ayrıca temel olarak bilgisayar işlemleri için zemin yüzeyinin sayısal yüksekliğini temsil eder. SRTM sayısal yükseklik modeli NASA, ABD Ulusal Coğrafi İstihbarat Ajansı (NGA), ABD Savunma Bakanlığı, DLR ve Agenzia Spaziale Italiana işbirliği ile yürütülen bir projedir. Gelişmiş Uzay kaynaklı Termal Emisyon ve Yansıtma Radyometresi Global Dijital Yükseklik Modeli (ASTER GDEM), NASA'nın Terra uydusunda bulunan ASTER cihazı tarafından toplanan optik verilerden üretilen bir üründür. Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) tarafından, yaklaşık 30 metrelik (1 × 1 ark) yatay çözünürlüğe sahip küresel dijital yüzey modeli (DSM) veri kümesi olan `ALOS World 3D - 30m (AW3D30)` bu çalışmada kullanılan diğer bir veridir. Çalışma alanı olan Gaziantep ili 36o 28 've 38o 01' doğu boylamları ile 36o 38 've 37o 32' kuzey enlemleri arasında yer almaktadır. ALOS, SRTM'den ALOS sayısal yükseklik verilerine göre seçilen her bir noktanın dikey doğruluğu, SRTM ve ALOS'un dikey bileşeni (Z bileşeni) üzerinden seri olarak açıklanan yöntemler kullanılarak tahmin edilmiştir. Seçilen zemin kontrol noktalarının RMSE, R-RMSE, MAE, NRMSE ve RMSE% 'sinden gözlemlenen sonuçlar çalışmada belirtilmiştir. Dikey doğruluk Z bileşeni (ALOS DEM'den) ve dikey doğruluğu bulmak için farklı SRTM DEM ve ASTER DEM'den hesaplanan noktalar Z bileşeni arasındaki farkın bulunmasıyla elde edilmiştir. Sonuçlar dikey doğrulukların tüm çizilen noktalar için geliştirilebileceğini göstermektedir. Bu çalışmanın amacı, AW3D30, SRTM ve ASTER verilerinin Gaziantep'teki dağılımının Türkiye'ye düşey doğruluğun etkisini analiz etmektir Ayrıca bu çalışmada ALOS AW3D30'un düz doğruluğu, açık ormanları, şehir alanı, engebeli parça alanları gibi farklı arazi örtüsü tiplerindeki ASTER ve SRTM veri setlerine göre dikey doğruluğu karşılaştırıldı. Analiz sonucunda, ALOS AW3D30'un yer kontrol noktalarının dikey doğruluğunun ardından SRTM ve ASTER GDEM2 DEM'lerin en iyi analiz doğruluğunu sağladığı görülmüştür.

The concept of Digital Elevation Model (DEM) has put on by Miller in the 1950s. Digital Elevation Model is a continuous surface of the elevation from which terrain attributes (slope, aspect, curvature, topographic index, drainage area and network) are extracted. DEM represents the topographic surface with a set of three-dimensional coordinates, and it also represents the numerical representation of the ground surface, mainly for computer operations. Shuttle Radar Topography Mission is a project conducted in collaboration between NASA, the U.S. National Geographic-Intelligence Agency (NGA), the U.S. Department of Defense, DLR and Agenzia Spaziale Italiana. The Advanced Space borne Thermal Emission and Reflectance Radiometer Global Digital Elevation Model (ASTER GDEM) is a product generated from optical data collected by the ASTER instrument onboard NASA's Terra satellite. ALOS DEM, The Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) released `ALOS World 3D – 30m (AW3D30)` open global DEM, the global digital surface model (DSM) dataset with a horizontal resolution of approximately 30-meter mesh (1×1 arc second). The purpose of this study, the distribution of GCPs AW3D30, SRTM and ASTER city of Gaziantep to say, is to analyze the impact of vertical accuracy on Turkey. The study area Gaziantep is located between 36o 28' and 38o 01' eastern longitudes and 36o 38'and 37o 32'northern latitudes. The vertical accuracy of each points selected from ASTER, SRTM regard to ALOS DEMs were estimated by using methods explained in methodology over GCP's vertical component (Z component) of ASTER, SRTM and ALOS, seriatimly. The results observed from the RMSE, R-RMSE, MAE, NRMSE and RMSE% of selected GCPs were plotted. The vertical accuracy are derived by finding the difference between the points Z component (from ALOS DEM) and the points Z component computed from different SRTM DEM and ASTER DEM for finding the vertical accuracy. The results indicate that the vertical accuracies can be improved for all the plotted points. We also compared the vertical accuracy of ALOS AW3D30 with respect to ASTER and SRTM datasets on different land cover types such as plain area, open forests, city area, hilly part areas. The land cover types and terrain slopes jointly contribute to the accuracy variations of the samples, and the latter is likely to have a greater impact than the former. The analysis indicates that ALOS AW3D30 provides the best accuracy of analysis vertical accuracy of ground control points, followed by SRTM, and then by ASTER GDEM2 DEMs.