Qualitätsüberprüfung und Validierung von SRTM Digitalen Oberflächenmodellen in Niedersachsen (2002)

Kooperation mit Landesvermessung und Geobasisinformation Niedersachsen Hannover (LGN)

Forschungsgruppe: Thematische Bildauswertung und Geo-Information
Ansprechpartner: Peter Lohmann,  Andreas Koch

Hintergrund und Ziel
Weltweit besteht ein steigender Bedarf an aktuellen Digitalen Höhenmodellen als Grundlage für Planungen und infrastrukturelle Entwicklungsmaßnahmen. Die Basis für die Erstellung dieser Information war traditionell die terrestrische Vermessung und / oder die Photogrammetrie.

In den letzten Jahren gewannen neue Technologien aktiver Fernerkundungsverfahren zur Ableitung Digitaler dreidimensionaler Daten zunehmend an Bedeutung. Neben den optischen Lasermessverfahren sind dies vor allen Dingen interferometrische Methoden mit Daten von synthetischen Apertur Radars (InSAR), vom Flugzeug oder Satelliten aus. Während bei den bisherigen "repeat-path"-Interferometriemissionen, wie z.B. ERS-1 / ERS-2 Satelliten, das Problem der nicht perfekten Kohärenz darin besteht, dass keine identischen Aufnahmebedingungen, Veränderungen des Objektes und evtl. unterschiedliche atmosphärische Bedingungen vorlagen, liegt bei der während der SRTM Mission (Shuttle Radar Topography Mission) angewandten Technik eine "ideale" Aufnahmekonfiguration ("single-path"-Interferometrie) vor.

Die aus dieser Mission abgeleiteten Digitalen Oberflächenmodelle müssen kalibriert und in Bezug auf ihre Qualität und Genauigkeit überprüft (validiert) werden.

Aufgabe und Methode

Die ITED-2 Daten (Interferometric Terrain Elevation Data) der SRTM Mission werden in einem sehr gut bekannten Testgebiet mit existierenden Höhen- und Landschaftsmodellen (ATKIS) der Landesvermessung und Geobasisinformation Niedersachsen (LGN Hannover) verglichen.
Die Qualitat dieser Digitalen Oberflächenmodelle ist zu ermitteln, Einflussfaktoren wie Vegetation, Landnutzung, Geländeneigung etc. werden berücksichtigt und deren Auswirkung auf die Qualität der Daten wird untersucht.
Da aufgrund nicht gegebener Aktualität und des Abweichens der ITED-2 Oberflächenmodelle von der Geländetopographie (DGM der Landesvermessung) ein Vergleich erschwert wird, werden die Referenzdaten durch In-Situ-Felderhebungen, photogrammetrische Zusatzmessungen und Landnutzungskartierungen aus Satellitenaufnahmen ergänzt.

Das Ergebnis des Projektes ist eine Dokumentation der Genauigkeit und Qualität der ITED-2 Daten für das Gesamtgebiet sowie als Funktion der zuvor erwähnten Parameter. Dieses kann dann als Kriterium zur Beurteilung der ITED-2 Oberflächenmodelle in anderen Gebieten der Welt dienen.

Ergebnisse

Die Shuttle Radar Topography Mission wurde im Februar 2000 erfolgreich durchgeführt. Ergebnis dieser Mission sind dreidimensionale Geländedaten, die die Topographie einschließlich Vegetation, Gebäude und andere Objekte repräsentieren.Seit Herbst 2001 stehen die Daten zur Verfügung, sodass intensiv an den Untersuchungen gearbeitet werden konnte.Die Vorgehensweise zur Untersuchung der Daten gliedert sich grob in zwei Bereiche. Der erste Bereich umfasst die Genauigkeitsuntersuchung des gesamten Testgebietes, der zweite Bereich besteht aus der Untersuchung von Teilgebieten, welche die zuvor beschriebenen Einflussparameter (Vegetation, Landnutzung, Geländeneigung, ...) beschreiben.Zur Untersuchung des Gesamtgebietes wurde ein Verfahren entwickelt, welches versucht, die ITED-2 Daten der SRTM Mission bestmöglich auf die Referenzdaten einzupassen. Als Ergebnis liefert das Verfahren 7 Parameter einer räumlichen Ähnlichkeitstransformation, welche als Maß für potentiell vorhandene systematische Fehler dienen. Das Verfahren wurde unter C++ implementiert, die Benutzeroberfläche wurde mit Hilfe der Skriptsprache TclTk erstellt (Benutzerhandbuch des Programms ELEMA).