An Investigation on Accuracy Analysis of Global and Regional (High Resolution) Digital Elevation Models

Global ve Bölgesel (Yüksek Çözünürlüklü) Sayısal Yükseklik Modellerinin Doğruluk Analizi Üzerine Bir İnceleme

Abstract

The topographical heights are required in practice for a number of engineering applications as well as their specific use in many Earth science disciplines. Using a high-resolution Digital Elevation Model (DEM) is the most practical and economical way for obtaining the height data nowadays. These models include errors. So, it is important to clarify the quality as well as the accuracy of the DEM in the study areas before using its data. In general, validating DEMs using independent point-wise data such as GNSS and leveling heights provide an overall accuracy measure in terms of root means square error (r.m.s.e.) of the DEM derived heights. In this study three high-resolution digital elevation models ASTER, SRTM and Turkey Digital Topographic Data (DTED2) in 1 and 3 resolutions are assessed using GNSS/leveling data. Using three different sets of GNSS/leveling data invalidations it is aimed to clarify the role of the distribution of the ground-control points as well as the region’s characteristics, such as roughness of topography, land-cover, etc., in the validation results. The conclusions report the accuracy of the validated DEMs in northwest Turkey and hence include a categorization of DEM performances, generated from remotely sensed data and terrestrial techniques, depending on the topographical characteristics. In the test results the accuracies for global DTMs is 8.0 m, and for regional DTED2 DEM is 6.0 m.

Özet

Topografik yükseklikler birçok mühendislik uygulamasında ve yerbilimlerine ilişkin araştırmalardakullanılmaktadır. Yüksek çözünürlüklü Sayısal Yükseklik Modelleri (SYM), günümüzde yükseklik verilerinielde etmenin en pratik ve ekonomik yoludur. SYM’lerinin üretiminde farklı yöntemler uygulanır. Bumodeller çeşitli hata kaynaklarından etkilenirler. Bu nedenle, SYM verilerini kullanmadan önce çalışmaalanlarındaki performanslarını test etmek çalışmada gereksinim duyulan yükseklik doğruluğununsağlanması için önemlidir. Genel bir yaklaşım olarak, Sayısal Yükseklik Modellerinin doğruluk analizindetopografyaya uygun dağılmış kontrol noktalarında Global Navigation Satellite System (GNSS) ve/veyanivelman yükseklikleri ile modelden elde edilen yükseklik farklarının karesel ortalama hata (k.o.h.)değerleri dikkate alınır. Bu çalışmada, yüksek çözünürlüklü global SYM’leri: ASTER GDEM (AdvancedSpaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer-Gelişmiş Uzay Kaynaklı Termal Emisyon veYansıma Radyometresi), SRTM (Shuttle Radar Topography Mission-Mekik Radar Topografya Misyonu)ile bölgesel HGM DTED2 modellerinin doğrulukları GNSS/nivelman verileri kullanılarak analiz edilmiştir.Bu amaçla farklı topografik özellikteki alanları temsil eden üç ayrı GNSS/nivelman veri seti kullanılarakkontrol noktalarının dağılımının yanı sıra test alanı topografyasının SYM doğruluğuna etkisiincelenmiştir. Sonuçlar Türkiye'nin kuzeybatısındaki test edilen global ve bölgesel SYM’lerinindoğruluğunu topografyanın değişen özelliklerine bağlı olarak karşılaştırmakta ve değerlendirmektedir.Testler sonucu global SYM’lerinin doğruluğu 8.0 m iken bölgesel DTED2 SYM doğruluğu 6.0 m olarakbulunmuştur.