-
الگوی شبکه زهکشی از بارزترین لندفرم های سطح زمین محسوب می گردد که تحت تاثیر فرآیندهای دامنه ای شکل می گیرند و گسترش مکانی این عارضه به میزان عملکرد این فرآیندها بستگی دارد. هدف از این پژوهش قابلیت سنجی داده های فرکانس پایین راداری در استخراج الگوی زهکشی دامنه ها در نواحی فشرده جنگلی می باشد، بدین منظور به ارزیابی مقایسه ای مدل های رقومی ارتفاعی ASTER، SRTM و مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های فرکانس پایین راداری PALSAR در استخراج شبکه های زهکشی پرداخته شده است. ابتدا مدل های رقومی ارتفاعی در محیط Archydro اصلاح و شبکه های زهکشی در محیط ArcGIS10. 2 استخراج گردید. جهت استخراج شبکه های زهکشی از آستانه های سلولی 100، 500، 1000 و 2000 استفاده گردید. طبق نتایج مدل رقومی ارتفاعی داده های فرکانس پایین راداری PALSAR با آستانه سلولی 100 با استخراج 8025326 متر آبراهه بهترین دقت را نسبت به مدل های رقومی و آستانه های سلولی دیگر داشته است. نتایج بررسی تراکم زهکشی نیز نشان داد که در مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های راداری PALSAR 71/ 1026 کیلومتر مربع (83/70 درصد) از منطقه مطالعاتی در طبقه تراکم خیلی زیاد (بیش از 8) قرار گرفته است که این موضوع بیانگر کارایی بالاتر مدل رقومی ارتفاعی حاصل از داده های فرکانس پایین راداری PALSAR در استخراج شبکه های زهکشی می باشد. نتایج بررسی تراکم زهکشی استخراج شده در مناطق جنگلی فشرده نشان داد که از کل مساحت 06/717 کیلومتر مربع جنگل های فشرده در منطقه، بر اساس نتایج حاصل از مدل رقومی ارتفاعی فرکانس پایین راداری، 62/73 درصد (97/520 کیلومتر مربع) از مساحت جنگل های فشرده در کلاس تراکم زهکشی بسیار بالا (بالاتر از 8) قرار گرفته است در حالی این مساحت در مدل رقومی ASTER، تنها 033/0 درصد (240/0 کیلومتر مربع) و در مدل رقومی ارتفاعی SRTM، 672/0 درصد (827/4 کیلومتر مربع) می باشد که این موضوع نشانگر توانایی داده های فرکانس پایین راداری در نفوذ از مناطق جنگلی و استخراج شبکه های زهکشی زیر جنگل با دقت بالا می باشد.کلید واژگان: الگوی زهکشی, تصاویر راداری, جنگل متراکم, بهشهرIntroductionSynthetic aperture radar (SAR) systems have been widely used in the past two decades to produce high-resolution mapping and other remote sensing applications (Calabro et al. 2010; Sun et al. 2011). The ability of penetrating to the cloud , snow dry soil as well as day and-night operation made the SAR systems with more capability compared to optical imagery (after Karjalainen et al. 2012). SAR data are widely applied for several studies geophysical and geographical approach forestry and vegetation, biomass measurements, soil moisture, natural hazards and etc. (Lardeux et al. 2011,Herrera et al. 2013). The present study deal with morphological landform Identification over the area covered with dense forest. Where is the landform assessing and mapping almost appeared as big task due to difficulty of observing true the optical images. The high penetration potential of SAR signals through the vegetation cover can be obtained using the L band of the ALOS PALSAR satellite with nearly 24 cm signal wavelength (Herrera et al. 2013. Furuta et al. 2005) Furthermore, it is mention that ALOS PALSAR data is very useful for producing accurate digital elevation models (DEMs) and deformation monitoring, as well as disaster monitoring and hazard prevention. Topography is a key controlling factor in the operation of a variety of natural processes (Montgomery and Brandon 2002). Hence it needs to be quantitatively analyzed (Lague et al. 2003), to ascertain the relative efficacy of its constituents and operative mechanisms, and to gauge the response of geomorphic systems to different stimuli (Ahmed et al. 2010). Rivers are one of the most sensitive elements of the landscape (Smedberg et al. 2009). The systematic evaluation of land surfaces and drainage pattern characteristics remains as a main study object in geomorphology. Consequently in geo-morphometry (Prasannakumar et al. 2013). Digital elevation models (DEMs) have been frequently used for the above morphometric analysis of river basins through the extraction of topographic parameters and stream. The biggest advantage of DEMs over traditional topographical maps is the rehabilitee, coverage and data multiplying. Due to their wide applicability and rehabilitee, DEMs have been used in a variety of studies where terrain and drainage factors play prominent roles. The aim of this research is Extraction of Hillsides Drainage pattern in density forest area using Low-frequency radar data.MethodologyDense forests of Behshahr South are a rainforest which is geographically located at a latitude of 36° 25’ 30” up to 36° 43’ 30” N and longitude 53° 04’ 15” up to 53° 54’ 15” E. The Average elevation of the area is 704.58 m above mean sea level. The rainfall received over the basin area varies from 700 to 1000 mm annually. This paper provides a comparative study of different available or derived DEMs (SRTM, ASTER, ALOS-POLSAR), through extraction of stream networks and their eventual comparison. A flowchart schematically shows the methodology followed for the extraction of drainage networks from DEMs in a GIS environment (Fig. 2). The DEMs of the study area is first preprocessed through the operations of Flow Direction, sink dems and filling the data gaps, pit removal–depression filling, and finding outlet cells in an iterative manner. Pit removal and depression filling is a method of filtering the digital elevation data. This is done to overcome any data voids that may be present in the DEM tile and to also ensure proper channel network connectivity. Sometimes, there are some pixels in the continuous array of digital data where the value of the pixel is abnormally low or high in comparison to other neighbouring cells. These are known as data sinks or spikes respectively and these are inherent in any DEM. These need to be removed before carrying out any sort of analysis in the data. After extraction of drainage networks to use Digital Elevation Models, The ability of Digital Elevation Models were evaluated in the extraction of drainage networks. And in the last step, Drainage density was calculated in each of the land covers.Results and discussionThe average elevation with a standard deviation of the study area extracted from the different DEMs have been calculated and subsequently presented in Table 2 and figure 3. The results showed that PALSAR digital elevation model has the lowest standard deviation. Figures 4,5 and tables 3,4 depict the comparisons of drainage networks derived from the different DEMs with respect to total stream lengths and Drainage density respectively. It is observed that the maximum lengths of streams and maximum area of high Drainage dendity are generated by PALSAR DEM. Integration of land use and drainage density map also showed that in PALSAR DEM, 73.62 percentage (520.97 K2) of dense forest area have been located in very high Drainage density class. While, in ASTER and SRTM DEMS only 0.033 and 0.672 percentage of dense forest area have been located in very high Drainage density class, respectively.ConclusionDigital Elevation Models (DEMs) have been a subject of increasing attention and utilization in the last few decades because of the relative ease in delineation, extraction and calculation of various drainage and terrain morphometric parameters from them. The present study was carried out in order to find the best possible DEM for extraction the drainage pattern in density forest area. After analyzing the different parameters derived from these DEMs, it can be said that the DEM derived from the Low-frequency radar datasets is relatively more accurate and consistent than ASTER and SRTM DEMS. The results showed that Low-frequency radar datasets have High capability for penetration through the vegetation cover and extraction of drainage patternKeywords: drainage, Radar imagery, dense forest, Behshahr.
-
بررسی مورفومتری یک حوضه آبخیز نقش بسیار مهمی در ساختار زمین دارد. روش های سنجش از دور ابزار مناسبی برای بررسی و استخراج شبکه آبراهه به شمار می آیند. یکی از روش های رایج برای استخراج شبکه آبراهه و بررسی مورفومتری حوضه آبخیز بهره گیری از مدل های رقومی ارتفاعی با قدرت تفکیک مکانی زیاد است. هدف از این پژوهش، استخراج شبکه آبراهه با استفاده از مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی زیاد مانند آلوس و سنتینل -1 و مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی متوسط مانند اس آر تی ام و تان دم ایکس است. به منظور تهیه مدل رقومی ارتفاعی سنتینل -1 از روش تداخل سنجی راداری استفاده شد. درنهایت، برای اعتبارسنجی دقت این مدل رقومی ارتفاعی از آلوس استفاده شد. نتایج نشان دهنده آن است که مدل رقومی ارتفاعی تهیه شده از سنتینل -1 با داده مرجع در این پژوهش (آلوس) دارای همبستگی حدود 99/0 که نشان دهنده قابلیت زیاد این مدل رقومی ارتفاعی در استخراج شبکه آبراهه است. نتایج استخراج آبراهه حاکی از آن است که دو مدل رقومی ارتفاعی با قدرت تفکیک مکانی زیاد سنتینل -1 و آلوس هرکدام تعداد 9 شبکه آبراهه را استخراج کردند؛ در حالی که مدل های رقومی با قدرت تفکیک مکانی متوسط اس آر تی ام و تان دم ایکس به ترتیب توانستند فقط 7 و 6 شبکه آبراهه را استخراج کنند. بررسی ها در این پژوهش نشان دهنده آن است که برای بهبود کیفیت مدل رقومی ارتفاعی سنتینل -1 باید پارامترهای خط مبنا و همچنین اختلاف زمانی بین دو تصویر قدیم و جدید در تداخل سنجی راداری بسیار موردتوجه پژوهشگران قرار گیرد.
کلید واژگان: DEM, تصاویر راداری, تداخل سنجی راداری, آبخیزداری, سنجش از دورMorphometric study of a watershed plays a very important role in land structure. Remote sensing methods provide a good tool for studying and extracting stream networks. One of the common methods for extracting waterway networks and conducting a morphometric study of watersheds is the use of Digital Elevation Models (DEMs) with a high spatial resolution. The purpose of this study was to extract stream networks by using the DEMs of high spatial resolution, such as ALOS-1 and Sentinel-1, and those of medium spatial resolution like SRTM and TanDemX. To produce the DEM by using Sentinel-1 images, the InSAR method was applied. Finally, to validate the accuracy of this DEM for checking Sentinel-1 ability to extract stream networks, the ALOS-1 DEM with the spatial resolution of 12.5 m was used. The results revealed that the produced DEMs by using Sentinel-1 images had a high correlation of about 0.99 with the reference data of ALOS-1, thus showing the high capability of the DEM for extracting stream networks. The results of extracting the waterway networks demonstrated that each of the two DEMs of Sentinel-1 and ALOS-1 with high spatial resolutions could extract 9 waterway networks, while the digital models of SRTM and TanDemX with medium resolutions could only extract 7 and 6 stream networks, respectively. The studies indicated that the baseline parameters, as well as the time difference between the two Master and Slave images in InSAR, had to be highly considered by researchers to improve the quality of the Sentinel-1 DEM.
Keywords: Digital Elvation Model (DEM), Sentinel-1 Image, Insar, Stream Extraction, Remote Sensing, Taftan -
تهیه و به روزرسانی اطلاعات مکانی برای مناطق استراتژیک کشور به ویژه در مناطق مرزی یکی از چالش های اساسی در حوزه اطلاعات دفاعی محسوب می گردد. در این خصوص، مدل رقومی ارتفاعی زمین می تواند جهت حذف هر گونه عملیات زمینی در یک فرایند مستقیم بین فضای زمین و تصاویر ماهواره ای پوششی استفاده شود. در این فرایند تنها از ضرایب چندجمله ای های کسری تصاویر ماهواره ای استفاده می شود. بااین وجود، این ضرایب به دلیل خطاهایی که در جمع آوری آن ها وجود دارد، دارای یک سری خطا هستند که باید به نحوی حذف شوند. در روش پیشنهادی این تحقیق، تاثیرات خطاهای ناشی از این ضرایب برای تصاویر ماهواره ای IRS-P5 از طریق تناظریابی 2.5 بعدی بین مدل رقومی ارتفاعی حاصل از زوج تصاویر IRS-P5 و مدل رقومی ارتفاعی جهانی ASTER کاهش می یابند. نتایج عددی، حاصل از مقایسه ی مدل رقومی ارتفاعی حاصل با نقاط چک زمینی نشان دادند که توسط روش پیشنهادی می توان به دقت ارتفاعی حدود 7 متر رسید.
کلید واژگان: تهیه DEM, تناظریابی DEM, تصاویر ماهواره ای IRS, P5Generating and modifying spatial data for strategic areas of the country, especially boundary areas, is one of the key challenges in the defense technical information community. In this regard, digital elevation model (DEM) can be utilized to remove every ground operations in a direct process between the earth and overlapping satellite images. In this process, rational polynomial function (RPCs) are only used. However, these coefficients due to some errors in their gathering have some errors that must be removed in a manner. In proposed method of this study, the effects of RPC errors on IRS-P5 satellite images are reduced using the 2.5D matching procedure between IRS-P5 derived DEM and ASTER global DEM. Experimental results obtained by comparison between the resulting DEM and few available check points shows that the proposed method can achieve vertical accuracy of about 7 meterKeywords: Geo, Referencing, DEM Matching, IRS, P5 satellite images -
یکی از اهداف مدل رقومی ارتفاع تولید نقشه های توپوگرافی است که نشان دهنده عوارض طبیعی اعم از رودخانه ها، دریاچه ها، کوه ها و عوارض مصنوعی مانند شهرها، جاده ها و پل ها بوده و در مطالعات زیرساختی و استراتژیک از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از تصاویر ماهواره ای یکی از راه های استخراج مدل های رقومی ارتفاع می باشد. هدف از این مطالعه بررسی نحوه استخراج مدل رقومی ارتفاعی تولید شده از تصاویر سنجنده پریسم همراه با فایل کمکی چندجمله ای منطقی موسوم به RPC می باشد. به منظور نیل به اهداف مطالعاتی از تصاویر ماهواره ای با بهره گیری از روش اکتشافی با تکنیک سنجش از دور استفاده شده است. تصاویر استریو ماهواره استر اخذ شده در تاریخ 2010/05/21 میلادی مورد استفاده قرار گرفته است، همچنین برای ارزیابی مدل رقومی ارتفاع از تصاویر استریو سنجنده پریسم که در تاریخ 2009/08/07 میلادی اخذ گردیده، استفاده شده است. نتایج نشان داد که RMSE به عنوان شاخص خطا برای مدل رقومی ارتفاع استخراج شده از PRISM، ASTER به ترتیب 3/66 و 6/8 متر می باشد. نتایج به دست آمده از انحراف معیار پیکسل های تصاویر استریو سنجنده پریسم در جهت طولی1/9 متر و در جهت عرضی 2/3 متر و فاصله پیکسل های مدل رقومی ارتفاعی 3 متر می باشد. که دقت مدل رقومی ASTER کمتر از اندازه پیکسل ها یعنی کمتر از 15 متر می باشد، یعنی در جهت طولی 6 متر و در جهت عرضی 7 متر در پیکسل است که در مجموع 13 متر می باشد. نتایج خطای انحراف معیار منطبق بر نتایج RMSE بود که تایید کننده مدل رقومی ارتفاعی PRISM است. بنابراین دقت مدل رقومی استخراج شده از تصاویر سنجنده PRISM بالاتر از ASTER می باشد. پیشنهاد می شود در کل مرزهای کشور از مدل رقومی ارتفاعی با دقت بالا که با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی تولید شده از تصاویر استریو سنجنده پریسم از ماهواره آلوس که همراه با فایل های ضرایب منطقی چندجمله ای (RPC) برای تصحیح هندسی تصاویر می باشد، استفاده شود.
کلید واژگان: نقشه توپوگرافی, مدل رقومی ارتفاع, ضراب چندجمله ای (RPC), تصاویر استریو استر و پریسمIntroductionTopographic maps show natural and artificial features. natural features such as rivers, lakes, mountains, etc., Man-made features such as cities, roads and bridges. Using the satellite images is a way to extract digital elevation models. In general, there are two types of resolution in digital ground elevation models.üArea resolution: The dimensions of the length and width of each cell in the pixel grid is a digital elevation model that shows the minimum dimensions of the topographic features taken on the ground.
ü Height resolution: represents the minimum elevation dimensions that the digital elevation model is able to display. For example, in the digital model of ground elevation with a resolution of 30 meters, elevation features less than 30 meters are not visible.
The digital elevation model can be prepared for a region with different accuracy. The high accuracy of the digital elevation map provides more accurate estimates of the physiographic characteristics of the basin, but the preparation of such maps is very costly. PRISM sensor from ALOS satellite with three cameras: 1- Forward 2- Vertical 3- Forward, which is captured earth surface with the characteristics of the earth (low and high). Therefore, an object that is high above the ground is shown with other points on a flat surface. As a result, by imaging points from different angles, the elevation of those points can be obtained through adaptive mathematical calculations. The purpose of this study is to evaluate the accuracy of the digital elevation model generated by the PRISM sensor of ALOS satellite in comparison with the digital elevation model of ASTER and SRTM for Sarakhs border region (between Iran and Turkmenistan).MethodThe study area is located in north-eastern Iran in the range of 35 to 38 degrees north latitude and 56 to 60 degrees east longitude and on the border between Iran and Turkmenistan in the border region of Sarakhs. The research method in this research has an exploratory aspect that the production and extraction of digital elevation model from PRISM sensor stereo images from Alves satellite and its evaluation is with digital model extracted from ASTER image. The digital SRTM model has a spatial resolution of 90meters, the digital ASTER model has a spatial resolution of 15 meters and the digital elevation model obtained from the PRISM sensor from the ALOS satellite is 5 meters. In this study, elevation control points using Google Earth and GPS have been examined. The algorithms used in this method to extract elevation information are the same as the algorithms used in the photogrammetric method. Elevation digital models are made from satellite images taken in pairs. The accuracy of digital elevation models of this method is perfectly proportional to the scale or resolution of satellite images.
Results & DiscussionIn this study, we evaluated the digital elevation model from stereo satellite images of ALOS/PRISM satellite and compared it with the digital model of ASTER elevation and ground observations in the Sarakhs border region located on the border between Iran and Turkmenistan. In this study, the ability to generate a digital elevation model prepared from stereo images extracted from a PRISM sensor with a file of rational polynomial coefficients has been investigated, and we compared it with digital models extracted from stereo ASTER satellite and digital models extracted from SRTM. The results obtained from the digital elevation model are the accuracy of the digital elevation model produced by the pair of ASTER satellite images using a correlation between the two images of 0.47 pixels. Due to the spatial accuracy of the image pixels, which is about 15 meters, the accuracy of the digital model is less than the size of pixels, i.e. less than 15 meters, 6 meters horizontally and 7 meters vertically, which is a total of 13 meters. The results show that RMSE as error index for digital model of elevation extracted from ASTER and PRISM and ground observations are 7.46, 8.77, 3.66 and 6.8 meters, respectively. The results obtained from the stereo images of the PRISM sensor are the standard deviation of the pixels in the longitudinal direction of 1.9 meters and in the transverse direction of 2.3 meters and the distance between the pixels of the digital model is 3 meters high. Therefore, the accuracy of the digital model extracted from PRISM sensor images is higher than SRTM and ASTER. It is recommended to use a high-precision digital elevation model in all borders of the country, which uses a digital elevation model produced from stereo PRISM images from ALOS satellite, which is accompanied by polynomial logical coefficient (RPC) files for geometric correction of images.
ConclusionThe higher the accuracy of the DEM, the more efficient it will be and give border commanders the ability to make better decisions in different situations. The elevation accuracy obtained from the stereo images of the PRISM sensor is 3 meters. The accuracy of the digital model of SRTM elevation in the plains is about 30 meters, which can be used for studies of phase zero and one of the projects, as well as reducing the huge costs of studies. The results of this paper, shows that the accuracy of the digital elevation model produced from the stereo images of the PRISM sensor is higher than the digital elevation and SRTM digital models, i.e. the RMSE error and standard deviation are relatively lower. As a result, it is recommended for border studies that require higher accuracy, and the entire borders of the country, to use the digital elevation model with accuracy.
Keywords: Topographic map, Digital elevation model, Polynomial multiplier (RPC), Stereo ASTER, PRISM images -
ارزیابی جامع دقت مدل رقومی ارتفاعی GDEM V2مدل های رقومی ارتفاعی، یکی از مهمترین داده های مکانی در کاربردهای مختلف از قبیل مطالعات هیدرولوژیکی، نقشه برداری توپوگرافی، تصحیح هندسی تصاویر، استخراج پارامترهای سطح زمین، مدیریت بلایای طبیعی و غیره هستند. مدل های رقومی ارتفاعی می توانند از طریق روش های مختلف و با دقت های ارتفاعی متفاوت به دست آیند. در روش های فتوگرامتری، این داده ها از زوج تصاویر ماهواره ای طی پردازش های زیادی حاصل می شوند. نسخه دوم مدل رقومی ارتفاعی جهانی به نام GDEM V2 مبتنی بر تصاویر ماهواره ای ASTER با قدرت تفکیک مکانی یک ثانیه کمانی است. تا کنون تحقیقات متعددی در کشورهای مختلف به منظور ارزیابی کیفی و تعیین پارامترهای دقت این مدل در مقایسه با سایر مدل های رقومی ارتفاعی مرجع و یا نقاط کنترل زمینی انجام پذیرفته است. در این مقاله، نتایج حاصل از ارزیابی دقت GDEM V2 با مدل رقومی ارتفاعی SRTM و یک مدل رقومی ارتفاعی محلی مربوط به منطقه ای در جنوب غربی ایران ارائه گردیده است. پارامترهای دقت برای ارزیابی اختلاف ارتفاع بین هر دو مدل رقومی ارتفاعی، بر اساس شاخص های متداول (میانگین خطا، جذر میانگین مربعات خطا، انحراف استاندارد) و شاخص های پایدار (میانه، انحراف مطلق نرمال شده ی میانه (NMAD)، چندک های نمونه) محاسبه می شوند. نتایج حاصل شده، وجود یک بایاس ارتفاعی منفی در حدود 4/5- متر و 2/8- متر را در مدل GDEM V2 به ترتیب نسبت به دو مدل SRTM و مدل محلی نشان می دهند. علاوه براین میانه خطای GDEM V2 نسبت به مدل محلی برابر 3/7- متر است که از میانه ی خطای این مدل نسبت به SRTM کمتر است (6- متر). جذر میانگین مربعات خطای اختلاف ارتفاعات در GDEM V2 نسبت به دو مدل SRTM و مدل محلی با هم برابر و حدود 8/3 متر است با این حال انحراف معیار خطای بین دو مدل GDEM V2 و مدل محلی کمی بیشتر از GDEM V2 و SRTM است. برای مقایسه ی بهتر دقت داده ها، از فاکتور NMAD استفاده می شود که مقدار آن برای مدل GDEM V2 نسبت به دو مدل محلی و SRTM به ترتیب 5/5 و 5/9 متر است. همچنین حدود 68% خطاهای مدل GDEM V2 در مقابل مدل محلی در بازه ی 0 تا 7/5 متر قرار دارد این در حالی است که این بازه برای اختلاف ارتفاع دو مدل GDEM V2 و SRTM برابر 0 تا 9 متر است.
کلید واژگان: ASTER GDEM V2, مدل رقومی ارتفاعی, دقت مطلق ارتفاعی, ASTER, قدرت تفکیکComprehensive Assessment of ASTER GDEM Ver2Digital elevation models (DEMs) are one of the most important data for various applications such as hydrological studies, topography mapping, image ortho rectification, 3D images generation, extraction terrain parameters, disaster management, and etc. A digital elevation model can be derived from numerous techniques with different elevation accuracies. In photogrammetric techniques, a DEM can be extracted from stereo satellite images through many processing steps. A satellite imagery based digital elevation model is called ASTER GDEM ver2 was released on 2011 at a spatial resolution of 1 arc-second. This model was evaluated by differencing with other reference DEMs in order to investigate the quality and accuracy parameters over different land cover types. In this paper, an accuracy assessment of ASTER GDEM ver2 dataset with SRTM and local elevation model over the bare area of a port in southwest of IRAN is presented. This study investigates DEM’s characteristics such as systematic error (bias), vertical accuracy and outliers for these three datasets. The accuracy measures for the assessment of the height differences between each DEMs can be calculated based on the usual (Mean error, Root Mean Square Error, Standard Deviation) and the robust (Median, Normalized Median Absolute Deviation, Sample Quantiles) descriptor. The results demonstrated that there is a large negative elevation bias of approximately -4.5 m and -2.8 m of ASTER GDEM ver2 against the SRTM and local DEM. The median of the differences between GDEM and local DEM is about -3.7 m which is a robust measure to prove the existence of systematic shift between the two data. The RMSE measured for elevation differences between GDEM and two other DEMs is same, but the standard deviation GDEM and local DEM differences are higher than the value of this parameter between GDEM and SRTM. The accuracy measures NMAD of GDEM against the local DEM and SRTM are 5.5 m and 5.9 m, respectively. On the other hand, about 68% of the GDEM and local DEMelevation differences are in [0, 7.5] m, while this values are in [0, 9] m for GDEM and SRTM elevation differences.Keywords: ASTER GDEM, Digital Elevation Models, Absolute Errors, NMAD, SRTM -
مدل های رقومی ارتفاعی برای بسیاری از اهداف، مهم بوده و در بسیاری از کاربردها و مطالعات جزء الزامات اولیه می باشند. هدف این مقاله بررسی میزان دقت و صحت مدل های رقومی ارتفاعی حاصل از تصاویر ماهواره ASTER و داده هایSRTM با ابعاد پیکسل 30 و 90 متر و همچنین مدل رقومی ارتفاعی به دست آمده از نقشه های توپوگرافی 1:25000 با مشاهدات دقیق زمینی (DGPS) در لندفرم های مختلف شامل دشت، تپه ماهور و کوهستان می باشد. میزان انطباق این داده ها با استفاده از تحلیل همبستگی پیرسون آزمون شد. دقت و صحت مدل های رقومی ارتفاعی مختلف مورد بررسی با استفاده ازRMSE، خطای میانگین و انحراف استاندارد بررسی شد. براساس نتایج ضریب تعیین رابطه داده های زمینی با مدل های رقومی ارتفاعی بین 97 تا 99 بود. بیشترین انطباق مربوط به مدل رقومی مستخرج از داده های توپوگرافی 1:25000 و مدل رقومی ASTER30 متر و کمترین انطباق مربوط به داده های SRTM90 متر بود. در مجموع با دشوارتر شدن شرایط عرصه یعنی از دشت به کوهستان، انطباق مدل های رقومی ارتفاعی با داده های زمینی برداشت شده کاهش می یافت. نتایج بررسی صحت و دقت مدل های رقومی نشان داد که کمترین خطا در وهله اول مربوط به مدل رقومی ارتفاعی استخراج شده از خطوط میزان نقشه 1:25000 (6/27=RMSE) و پس از آن مدل رقومی ارتفاعی ASTER30 متر (7/43=RMSE) است. همواره اندازه پیکسل 30 متر نتایج بهتری نسبت به پیکسل 90 متر داشته است. بر اساس معیار خطای میانگین، کمترین اریبی مربوط به ASTER30 متر (2 متر اریبی) و پس از آن مربوط به مدل رقومی 1:25000 (17/2) است. بیشترین اریبی مربوط به مدل های 30 و 90 متری استخراج شده از داده های SRTM بود. نتایج خطای انحراف استاندارد منطبق بر نتایج RMSE بود که تایید کننده بهتر بودن مدل های رقومی ارتفاعی مستخرج از داده های توپوگرافی 1:25000 و ASTER30 متر بود.
کلید واژگان: دقت آزمایی, مدل رقومی ارتفاعی, DGPS, SRTM, ASTERIntroductionDigital elevation model (DEM) is the raster representation of the ground surface so that the information of each cell on the image has a value equal to the altitude from the sea level corresponding to the same spot on the ground. DEM is an appropriate tool for the generation of topographic maps and contour lines, access to the information of surface roughness, three dimensional vision, etc. (Jacobsen, 2004). The accuracy of the digital elevation model is effective on the accuracy of the information from which it is obtained. This is why researchers are always looking for a way to increase the accuracy of digital elevation models. Among the information resources that are used to generate this model are ground mapping, aerial photography, satellite images, radar data, and Lidar. Some of these data generate the digital elevation model with little accuracy due to the insufficiency of the elevation information. The aim of this paper is to investigate the accuracy of DEMs derived from ASTER satellite images and SRTM data with 30 and 90-meter pixel dimensions and the digital elevation model derived from the topographic 1:25000-scale maps with Differential Global Positioning System (DGPS) in different landforms including plains, hills and mountains.
Materials and MethodsThe study area is a part of the project of dam and water transfer system from the Azad dam to the plain of Ghorve-Dehgolan (with the goal of transferring water from the catchments of Sirvan River into the country) in the province of Kurdistan and the city of Sanandaj. In this study, the Real-Time kinematic method (RTK) was used to locate the points. In this method, assuming that the coordinates of the reference station are known and comparing it with the location obtained from the GPS receiver, a correction value is obtained that is applied to the coordinates obtained for the Rover Station, which is known as the relative or differential method. In this method, the corrections are calculated asreal-time during the observations and are considered in the determination of the Rover location.The Leica GS10 GNSS receivers were used in this study. First, two reference stations were determined using the Fast Static method and then, the Real-Time kinematic (RTK) method was used. In order to investigate the extent of the data compliance and relation, the Pearson linear correlation analysis was used and the accuracy assessment of the extracted digital elevation models was carried out using the RMSE, mean error and standard deviation.
Results & DiscussionThe statistical parameters such as root mean square error (RMSE), bias (µ) and standard deviation () were used to assess the accuracy of each one of the investigated digital models. By comparing different sources that create DEMs, it can be seen that the minimum error is first related to the digital elevation model extracted from the contour lines of the 1:25000-scale map (27/6 = RMSE) and then to the ASTER digital elevation model with the pixel size of 30 meters (RMSE=7.43). The 30-meter pixel size DEM has always led to better results than the 90- meter pixel size DEM. Based on the mean error standard, the minimum bias is related to ASTER30 m (bias of 2 m) and then to the 1: 25,000 DEM (2.17). The maximum bias was related to 30-and 90-meter models extracted from the SRTM data. The results of standard deviation error were in compliance with the RMSE results, which confirmed the superiority of 1:25000-scale map and ASTER30 m DEMs. The results showed that the determination coefficient of relationship between the ground data and digital elevation models is between 97 and 99. The maximum compliance is related to the digital elevation model extracted from the 1:25000-scale topographic data and the ASTER30 m DEM, while the minimum compliance is related to the SRTM90 m data. In general, the compliance of the digital elevation models with the ground data decreased as the field's conditions became more difficult, i.e. from plain to mountain.
ConclusionThe results of DEMs accuracy assessment showed that the minimum error was primarily related to 1:25000 contour lines DEM (RMSE=6.27) and then, to the ASTER30 m DEM (RMSE=7.43). The pixel size of 30 meters has always been better than the pixels size of 90 meters. Based on the mean error standard, the minimum bias is related to the ASTER 30 m (bias of 2 m) and then, to the 1: 25,000 DEM (2.17). The maximum bias was related to 30-and 90-meter models extracted from the SRTM data. The results of the standard deviation error were consistent with the RMSE results, which confirmed the superiority of the digital elevation models extracted from the topographic 1:25000-scale maps and the ASTER30 m DEM.
Keywords: Accuracy assessment, DEM, ASTER, SRTM, DGPS -
تولید مدل رقومی زمین با قدرت تفکیک و دقت ارتفاعی بالا همیشه یکی از مهم ترین اهداف سنجش از دور ماهواره ای بوده است. یکی از ارکان اصلی سنجش از دور ماهواره ای، سنجش از دور راداری می باشد. تولید مدل ارتفاعی رقومی از سطح زمین با استفاده از تداخل سنجی راداری به علت ویژگی های منحصر به فرد این تصاویر برای محققین جذاب است. در سال های اخیر پروژه های فضایی بسیاری آغاز به اخذ اطلاعات از سطح کره زمین کرده اند که یکی از آخرین آنها پروژه سنتینل می باشد. سنتینل-1 بخش راداری پروژه سنتینل است. مدل های رقومی حاصل از تداخل سنجی راداری به علت وجود خطاهای متنوع از جمله خطا در اطلاعات فازاینترفروگرام دارای خطا و گاهی اوقات اشتباه بزرگ در نقاط ارتفاعی می باشند. از اینرو مدل های رقومی حاصل از فرآیند تداخل سنجی راداری پس از تولید نیاز به بهبود دارند. در این مقاله روشی برای بهبود مدل رقومی ارتفاعی به دست آمده از تصاوی رسنتینل-1 با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی موجود SRTM.(Shuttle Radar Topography Mission) و روشی بر اساس تبدیل موجک دو بعدی، پیشنهاد می شود. تصاویر مورد استفاده در این مقاله بخشی از شمال شهر تهران است. مدل ارتفاعی رقومی تولید شده با استفاده از روش پیشنهادی با مدل ارتفاعی رقومی مرجع یک متر با دقت ارتفاعی بالا مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج مقاله نشان می دهند که روش پیشنهادی به شکل موثری در بهبود دقت مدل رقومی حاصل از تصاویر سنتینل-1 عمل می کند. با استفاده از این روش خطای مدل رقومی ارتفاعی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد (30% الی 82%) و این بدین معنی می باشد که با حفظ قدرت تفکیک مدل رقومی حاصل از تصاویر سنتینل-1 می توان دقت ارتفاعی آن را به شکل محسوسی بهبود داد.
کلید واژگان: مدل رقومی ارتفاعی, تبدیل موجک دو بعدی, تداخل سنجی راداری, تصاویر سنتینل-1Introduction:Digital Elevation Model (DEM) is a physical representation of the earth and a way of determining its topography through a 3D digital model. DEMs with high spatial resolution and appropriate precision and accuracy of elevation are widely used in various applications, such as natural resource management, engineering, and infrastructure projects, crisis management and risk analysis, archaeology, security, aviation industry, forestry, energy management, surveying and topography, landslide monitoring, subsidence analysis, and spatial information system (Makineci&Karabörk, 2016).Satellite images are one of the main sources used to produce DEM. In satellite remote sensing, optical and radar imagery are often used to generate DEM. Compared to optical satellite images, the main advantage of using radar satellite images for DEM production is that they are available in different weather conditions and even at nights. Two strategies used to produce DEM from radar satellite images include radar interferometry and radargrammetry(Saadatseresht&Ghannadi, 2018).Phase information of the images is used in radar interferometry, whereas domain information of the images is used in radargrammetry (Ghannadi, Saadatseresht, &Eftekhary, 2014). Moreover, short baseline image pairs are used in radar interferometry, while long baseline image pairs are useful in radargrammetry. These technologies both have their own advantages and disadvantages,which were investigated in previous studies (Capaldo et al., 2015).With radar interferometry, it is possible to produce DEM forlarge areas. Sentinel is one of the recent projects in satellite remote sensing. Sentinel constellation collects multi-spectral imagery, radar imagery and thermal imagery from the earth. Sentinel-1 is the radar satellite of the constellation.Recent studies have investigated the precision of radar interferometry using Sentinel-1 imagery (Yagüe-Martínez et al., 2016) and the precision of DEM produced using these images(Letsios, Faraslis, &Stathakis; Nikolakopoulos &Kyriou, 2015). Generally, DEMs generated through radar interferometry needs to be improved, mainly due tothe phase errors which in many cases turn into outlier points (Zhang, Wang, Huang, Zhou, & Wu, 2012). Various methods have been used to improve DEM generated from SAR imagery, one of which use the information obtained from SRTM DEM. For instance, a previous study used SRTM DEM to improve DEM generated from ESRI/2.Using the information obtained from SRTM, the interferometric phase of areas with lower coherency were improved (Zhang et al., 2012).The present study proposed a method to improve the accuracy of DEMs generated by Sentinel-1 imagery. In this method, using ascending and descending Sentinel-1 image pairs from the study area, DEM is generated using radar interferometry process. Then, precision is improved using SRTM DEM and a method based on 2D wavelet transform.Keywords: Digital elevation model, 2D Wavelet transform, SAR Interferometry, Sentinel-1 images -
هم اکنون ضرورت استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در کلیه طرح های عمرانی از جمله طرح های مهندسی رودخانه آشکار شده است. در مقاله حاضر چگونگی ساماندهی اطلاعات و تهیه مدل رقومی ارتفاعی از رودخانه و سپس پردازش اطلاعات و استفاده از آنها در مدل رقومی ارتفاعی به منظور استفاده در مدلهای ریاضی بحث شده است. در ادامه، پس از پردازش اطلاعات خروجی مدلهای ریاضی تانیل به نتایج مطلوب از طریق نمودار ارائه شده است...
کلید واژگان: مدل سازی جریان, سیلاب, رودخانه, سامانه اطلاعات جغرافیایی, مدل رقومی -
مقایسه دقت مورفومتری و الگو شبکه آبراهه های مستخرج از مدل رقومی ارتفاعی Aster و نقشه های توپوگرافی / منطقه موردی: اشترانکوهفصلنامه فضای جغرافیایی، پیاپی 54 (تابستان 1395)، صص 219 -235این تحقیق به ارزیابی کیفیت و دقت مدل های رقومی ارتفاعی مستخرج از ASTER و داده های توپوگرافی 1:25000 در تحلیل مورفومتری شبکه آبراهه ها در سازندهای مختلف می پردازد. برای آزمون مدل رقومی ارتفاع ابتدا نقشه شبکه زهکشی منطقه مورد مطالعه از طریق مدل رقومی ارتفاعی ASTER و نقشه توپوگرافی در محیط Archydro تهیه شد. شبکه زهکشی رستری منطقه با اندازه سلولی 30، برای کل حوضه آبریز محاسبه شد. نتایج نشان می دهد از نظر مورفومتری، آبراهه های مستخرج از ASTER و توپوگرافی در هر سازند مشابه یکدیگر هستند ولی بین تعداد آبراهه های آن ها تفاوت بسیاری وجود دارد. بیش ترین تعداد و تراکم زهکشی آبراهه ها در سازند ایلام سروک و کم ترین آن ها در سازند سورمه مشاهده شده است. میزان دقت تعداد آبراهه های حاصل از مدل رقومی ارتفاعی Aster در مقایسه با آبراهه های حاصل از توپوگرافی در مناطق کوهستانی بسیار پایین است. تعداد آبراهه ها به جنس سازند و شیب بستگی دارد. نتایج حاصل از تجزیه وتحلیل نشان می دهد که بین تراکم زهکشی و تعداد آبراهه ها رابطه مستقیم و با ریشه میانگین مربعات خطا رابطه عکس دارد.کلید واژگان: مدل رقومی ارتفاع, الگو و مورفومتری آبراهه ها, Aster, توپوگرافی, اشترانکوهGeographic Space, Volume:16 Issue: 54, 2016, PP 219 -235IntroductionThis study aims to evaluate the quality and accuracy of the DEMs extracted from ASTER and topographic data of 1:25000 for morphometric analysis of stream patterns in different formations.
Matherials andMethodsTo examine the DEM, first the map of drainage network of the studied area was prepared based on ASTER DEM and topographic map in Arc hydro medium.
In the next step, the Raster drainage network of the area was calculated in 30 thresholds values for the whole catchment area. Discussion andConclusionThe results imply from the morphometry perspective the stream patterns extracted from ASTER and topography in all the formations are similar but different in number of stream patterns.
Although absolute accuracy of the topography DEM seems to be low, compared to the DEM data obtained from ArcGIS it is more valuable.
Also, the raster layers are not a reliable and precise source for comparison of the results obtained from the two extraction methods of stream patterns. In case of conversion to vector layers, the results will be clearer and more obvious.
The computer algorithms are not suitable and accurate sources for determination of the length and number of stream patterns. The reason lies in this fact that in the regions with a steep slope, there are many errors in estimation of the length of Grade 1 stream patterns when using manual layers and the precision is poor.
In contrary, in low slope regions the computer algorithms are unable to analyze the length of river and in mild slope regions this ability is improved.
Owing to the mountainous nature of the region, the results obtained from the Aster DEM are less accurate than those obtained from the topographic maps.
In addition, the Ilam-Sarvak formation (made of limestone with black shale limestone) with drainage density of 52.35, has the highest number of stream patterns versus other formations (Table 1).
The width of the grade 1 stream patterns in this formation, due to the higher amount of shale is larger than that in other formations and the RMSE magnitude of the Ilam-Sarvak formation is 192.82.
The Soormeh formation (made of limestone and dolomite limestone), containing the least number of stream patterns and the drainage density of 0.059, shows the lowest magnitude of RMSE (0.01). The morphometry obtained from ASTER DEM and topographic maps seems alike.
But, the results related to the number, length and drainage density of the stream patterns are discrepant. Furthermore, the results of RMSE in various formations (Table 5) verify their accuracy.
In mountainous regions, the accuracy of the number of stream patterns obtained from ASTER DEM is much lower than that obtained from topography.
The number of stream patterns depends on the material and slope of formations.
The results obtained from analysis show there is a direct correlation between drainage density and number of stream patterns and an indirect correlation between drainage density and RMSE. -
ژئومورفومتری به عنوان یک علم نوین در حوزه ژئومورفولوژی کمی می باشد که تلفیقی از علم ژئومورفولوژی با علم ریاضی و کامپیوتر می باشد. ازآنجاکه محاسبات ژئومورفومتری بر روی مدل رقومی ارتفاعی انجام می گیرد ابعاد پیکسل مدل رقومی ارتفاعی تاثیر قابل توجهی بر روی مقادیر پارامترهای ژئومورفومتری دارد. از طرفی این پارامترها تابعی از تغییرات توپوگرافی می باشد. دشت سرهای مناطق بیابانی را می توان بر مبنای وضعیت توپوگرافی طبقه بندی نمود. در این مطالعه اقدام به بررسی تاثیر تغییرات اندازه پیکسل مدل رقومی ارتفاعی بر روی مقادیر پارامترهای ژئومورفومتری گردیده است. بدین منظور ابتدا مدل رقومی ارتفاعی با ابعاد مختلف تهیه شد. سپس نقشه تمامی پارامترهای ژئومورفومتری ساخته شد. نقشه ای مشتمل بر2000 نقطه به صورت تصادفی تهیه گردید و مقادیر پارامترهای ژئومورفومتری در محل این نقاط استخراج و مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. در این مطالعه از آزمون های دانکن در کنار تجزیه واریانس به منظور بررسی تغییرات استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان داده در بین پارامترهای ژئومورفومتری، تنها انحنای کل در دشت سر آپانداژ و پوشیده در یک گروه بوده و در بقیه پارامترها و سایزها در دشت سرها دارای اختلاف معنی دار در سطح 5 درصد می باشد.کلید واژگان: پارامترهای مورفومتری, آزمون دانکن, تیپ های دشت سر, تجزیه واریانس
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر