Farklı veri kaynakları ile elde edilen sayısal yükseklik modellerinin doğruluk analizi ve kalite değerlendirmesi
Accuracy analysis and quality assesment of digital elevation models from different data sources
Yazar: FATİH ESİRTGEN
Danışman: DOÇ. DR. NACİ YASTIKLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Doğruluk analizi = Accuracy analysis ; Fotogrametri = Photogrammetry ; Radar = Radar ; Sayısal yükseklik modelleri = Digital elevation models ; Uzaktan algılama = Remote sensing

Özet:
Günümüzde farklı veri toplama yöntemleri ile sayısal yükseklik modeli üretimi, üretilen sayısal yükseklik modellerinin doğruluklarının ve kalitelerinin araştırılması güncel bir çalışma alanı olarak önemini korumaktadır. Ülkemizde sayısal yükseklik modeli üretiminde, uluslar arası kabul görmüş kurallar ve teknikler kullanılarak belirli standartlara ulaşılmış ancak üretilen SYM' lerin doğrulukları ve kalite değerlendirmesi üzerine yeterli standartlar oluşturulmamıştır.Standartların geliştirilmesi adına farklı kaynaklardan elde edilen SYM' lerin doğrulukları üzerine birçok çalışma yapılmış ancak kalite değerlendirme, üretim süresi, maliyet gibi tamamlayıcı unsurlar göz ardı edilmiştir. Bu durum, ihtiyaçlar ve kaynakları değerlendirmede optimizasyonun gerçekleştirilmesinde bir engel teşkil etmektedir.Bu çalışma, İstanbul bölgesinde fotogrametrik yöntem, uydu teknikleri ve radar teknikleri kullanılarak toplanan verilerle üretilen SYM' lerin doğruluk analizi ve kalite değerlendirmesini kapsamaktadır. Çalışma alanı, 10x10 km' lik bir alanı kapsamakta ve açık, orman, yerleşim, çalılık ve bozuk yüzey olmak üzere 5 arazi sınıfını içeren bir bölge olacak şekilde seçilmiştir. Referans veri olarak 1/1000 ölçekli sayısal fotogrametrik haritalardan üretilen 3 m örneklenmiş SYM kullanılmış ve 94 adet YKN ile test edilmiştir. Test verisi olarak 1/5000 ölçekli sayısal fotogrametrik haritalardan üretilen 30m ve 5m olmak üzere 2 farklı çözünürlüğe sahip SYM, 20 m çözünürlüklü SPOT ve 80 m çözünürlüklü ASTER uydu görüntüleriyle üretilmiş SYM kullanılmıştır. Ayrıca SRTM uydusundan InSAR algılama tekniğiyle üretilen 90 m çözünürlüğe sahip SYM `de test verisi olarak kullanılmış ve tüm SYM' lerin düşey doğrulukları analiz edilmiş ve çıkan sonuçlara göre kaliteleri değerlendirilmiştir. Analiz sonuçlarının gerçeği en iyi şekilde yansıtması için, çalışma bölgesi arazi yapısına göre sınıflara ayrılmış ve her bir sınıf için ayrı ayrı doğruluk analizi yapılmıştır. Doğrulukların araştırılması ve kalite değerlendirme konusunda uluslar arası standartlar göz önünde bulundurulmuştur.Yapılan analizler sonucunda test edilen SYM' lerin KOHz değerleri bulunmuş, uluslararası standartlar göz önünde bulundurularak doğruluk değerleri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar da fotogrametrik yöntemle üretilmiş SYM' lerin SPOT, ASTER, SRTM uydu görüntüleri ile elde edilen SYM' lere göre daha doğru olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda fotogrametrik yöntemle üretilmiş 1/5000 ölçekli sayısal haritalardan üretilmiş 5m ve 30 m ye örneklenmiş SYM' lerin sonuçları karşılaştırılmış ve 30m ye örneklenmiş SYM' nin daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Aynı kaynaktan benzer veri türleri ile üretilen SYM `lerde enterpole edilerek çözünürlük değeri artırılan SYM' lerin iyi sonuçlar vermediği belirlenmiştir. Her bir arazi sınıfı için bulunan KOHz değerleri karşılaştırılmış ve farklı kaynaklardan üretilen tüm SYM' lerde açık alanları içeren bölgeler, diğer orman, çalılık, yerleşim ve bozuk yüzeylere göre daha iyi sonuç verdiği belirlenmiştir.Elde edilen sonuçlar doğrultusunda istenilen doğruluğa göre veri kaynağı seçimi, çözünürlük, üretim yöntemi ve üretim standartlarının önemi görülmüştür. Özellikle çalışma alanındaki arazi sınıflarında bulunan KOHz değerleri, SYM' nin doğruluğunun belirlenmesinde arazi sınıfının göz ardı edilemeyecek bir etken olduğu konusunda yardımcı olmuştur.

Abstract:
In these days, producing of the digital elevation data with different data collection methods and researching the accuracy and quality of produced digital elevation models are keeping their importancy as a workspace. In our country, production of digital elevation model has reached certain standarts however standarts about accuracy and quality assesment of produced digital elevation model were not developed sufficiently.On behalf of the development of standarts, a lot of workspaces have been made on the accuracies of digital elevation models which are derived by different sources, however complementary elements like quality assessment, production time and cost have been ignored. This situation prevents the carrying out of optimization on assessment of needs and resources.This study includes assessment of quality and analysis of accuracy of the digital elevation models which are produced by photogrammetric methods, satellite and radar techniques in Istanbul area. The study area covers 10 x 10 km2 and also the area is selected to be a region of five land covers like flat terrain, forest, built-up, scrub and rough terrain. As a reference data, 3 m. sampled digital elevation model which was produced by 1/1000 scale photogrammetric maps and was tested with 94 Ground Control Points is used. As test data, DEMs were produced in two different resolutions to 30 m. and 5 m. which were derived from 1/5000 scale photogrammetric maps and DEMs were produced from 20 m. resolution SPOT, 80 m. resolution ASTER satellite images were used. Besides, a DEM with 90 m. resolution was generated from InSAR technique of SRTM satellite was used as test data and the vertical accuracy of all DEMs was analyzed and evaluated according to the quality. The best way to reflect the fact that the results of the analysis, the study area was divided into classes in order to land structure and accuracy analysis was made for each class. International standarts were taken into consideration on assessment of quality and resarch of accuracies.As a result of the analysis, the RMSEz values of tested DEMs were found and their accuracies were determined in consideration of International Standarts. In obtained results, DEMs produced from photogrammetric methods were more accurate than DEMs produced from SPOT, ASTER and SRTM satellites images. Also, the datas produced from 30 m. sampled DEMs from 1/5000 scale photogrammetric maps were more accurate than 5 m. sampled DEMs. By increasing the resolution with interpolation of the DEMs from the same source with similar data types, the new DEMs results were not appeared to be good. RMSEz values were compared for each land class and in DEMs produced from different sources, the flat terrain seemed to have better results than the other classes like forest, scrub, built-up and roug terrain.According to the obtained results, for the desired accuracy, the importance of standarts on data source selection and production method was determined. Especially, RMSEz values in the field of land classes showed us that land class is a factor which cannot be ignored in determination of the accuracy of DEM.