Geoinformatik und Geostatistik: Ein Überblick

Optimale Parameter für die DEM-Extraktion aus IKONOS-Daten: Eine Fallstudie eines Küstengebiets

Mariluz Gil-Docampo und Marcos Arza-García

Die Lücke zwischen Luftbild- und Satellitenphotogrammetrie wird kleiner, da beide Systeme in den letzten Jahren von großen technologischen Verbesserungen profitiert haben. Der Hauptvorteil von Erdbeobachtungssatelliten ist jedoch nach wie vor die Möglichkeit, praktisch überall auf dem Planeten Daten zu erfassen, ohne auf Grenzen und logistische Einschränkungen achten zu müssen und über riesige Gebiete hinweg. Ein Paar Stereobilder, das einem Küstengebiet im Nordwesten Spaniens entspricht, ist die Grundlage für diesen Artikel, in dem bestimmte Einflussvariablen beim Generieren eines digitalen Geländemodells (DEM) aus stereoskopischen Paaren von IKONOS-Bildern analysiert werden. Das mathematische Modell, die Anzahl der Bodenkontrollpunkte (Ground Control Points, GCPs) und ihre Genauigkeit werden in einer Reihe von Versuchsreihen analysiert.
Für die mathematische Modellierung werden zwei Hauptmethoden angewendet: ein CCRS-Modell (rigoroses Modell) und ein rationales Funktionsmodell. Der Einfluss der Positionsqualität der GCPs wird anhand von zwei verschiedenen Informationsquellen verglichen: Punkte, die in einer Kartografie im Maßstab 1:5.000 gemessen wurden, und Punkte, die per GPS vermessen wurden. Die Anzahl der getesteten GCPs variiert
zwischen 0 und 20. Durch verschiedene Konfigurationen dieser Variablen werden 17 Modelle generiert. Die besten Ergebnisse werden mit dem strengen Modell und 16 per GPS gemessenen GCPs mit einem RMSE von 1,01 m (oder einem LE95 – Linearer Fehler in Z bei 95% Konfidenzniveau – von 2 m) erzielt, was ungefähr der Pixelgröße des ursprünglichen Paars entspricht. Das mathematische Modell erwies sich als die Variable mit dem größten Einfluss auf die Genauigkeit. Darüber hinaus legen die Ergebnisse nahe, dass die Verwendung von 10-16 GCPs ausreichend ist. Zusätzliche Punkte verbessern die DEM-Genauigkeit nicht oder können sie in bestimmten Fällen sogar verschlechtern. Obwohl die Studie in einer Küstenzone durchgeführt wird, die die Verteilungsmöglichkeiten der GCPs einschränkt, sind die Ergebnisse mit ähnlichen Ergebnissen aus Binnengebieten vergleichbar.