Algılayıcıdan bağımsız dönüşüm modelleri ile üretilen ortogörüntülerin konum doğruluğunun belirlenmesi
Estimation of georeferencing accuracy of orthoimages generated by sensor-independent orientation models
Yazar: ALİ CAM
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAN
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Zonguldak = Zonguldak

Özet:
Ortogörüntü üretimi uzaktan algılama ve fotogrametride yaygın ve çoğu zaman da gerekli bir adımdır. Ortogörüntünün konum doğruluğunu belirleyen iki önemli etken vardır. Bunlardan birisi dönüşüm parametrelerinin doğruluğu, diğeri ise sayısal yükseklik modelinin çözünürlüğü ve yükseklik doğruluğudur. Bu çalışmanın amacı, yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinden üretilen ortogörüntülerin konum doğruluğu üzerinde dönüşüm parametrelerinin ve sayısal yükseklik modelinin doğruluğunun etkisinin hata yayılım yasası ile belirlenmesidir.

Bu amaçla, algılayıcıdan bağımsız dönüşüm yöntemlerinden benzerlik, polinom, afin izdüşüm, projektif ve DLT (Direct Linear Transformation) yöntemleri kullanılarak Zonguldak il merkezini kapsayan bir GÖKTÜRK-2 pankromatik görüntüsü için konum doğruluğu hesaplanmıştır. Ortogörüntü üretiminde kullanılan sayısal yükseklik modeli, bindirmeli SPOT 5 pankromatik görüntülerinden oluşturulmuş ve yükseklik değerine gereksinim duyan afin izdüşüm yöntemiyle üretilen ortogörüntü için kullanılmıştır.

Dönüşüm katsayılarının hesaplanmasında, Baarda ve t-student yöntemleri ile uyuşumsuz ölçü çiftleri belirlenmiş ve ölçü kümesinden çıkarılmıştır. Böylece dönüşüm doğruluğu artmıştır. En kaba doğruluğu benzerlik dönüşümü, en yüksek doğruluğu ise afin izdüşüm (Model 3) vermektedir. Bu iki dönüşüm için elde edilen doğruluklar sırasıyla ± 136.09 ve ±1.83 pikseldir.

Dönüşüm katsayılarının hesabını takiben sayısal yükseklik modelinin doğruluğu da dikkate alınarak hata yayılma yasası yardımıyla üretilecek ortogörüntünün konum doğruluğu hesaplanmıştır. Benzerlik, afin ve afin izdüşüm yöntemleri kullanılarak ortogörüntüler üretilmiş ve konum doğruluğu ortogörüntü-GNSS koordinat farkları karşılaştırılarak bulunmuştur. Ortogörüntü üretiminde kullanılan dönüşüm modellerinin konum doğrulukları benzerlik dönüşümü için ±36.60 m, afin dönüşüm için ±9.64 m, afin izdüşüm Model 1 için ±6.38 m ve afin izdüşüm Model 3 için ±6.31 m'dir. Burada en iyi doğruluk afin izdüşüm yöntemi ile elde edilmiştir. En iyi doğruluğa sahip afin izdüşüm Model 3 ile elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında ortogörüntü-GNSS farklarının ±0.86 m ile ±21.29 m aralığında olduğu görülmektedir. Oysa bu değerin ±1.55 m ile 15.30 m aralığında olması öngörülmüştür. Hesapla bulunan konum doğruluğu ile ortogörüntü üretilerek elde edilen konum doğruluğu arasındaki farkın olası nedenleri tartışılmış ve geleceğe dönük bir çalışma planı sunulmuştur.

Abstract:
Orthoimage generation is generally common and indispensable process in remote sensing and photogrammetry. There are two significant factors affecting georeferencing accuracy of orthoimage, i.e. one of them is the accuracy of transformation parameters, and the other is geometric resolution and accuracy of digital elevation model (DEM). The motivation of this thesis is to estimate efficiency of both transformation parameters and DEM accuracy on the orthoimage accuracy, using error propagation law.

The georeferencing accuracy of GÖKTÜRK-2 panchromatic image covering Zonguldak city centre (Turkey) were estimated using sensor-independent orientation models (similarity, 2D affine, affine projection, projective and DLT). A SPOT 5 DEM was preferred for generation of orthoimage using affine projection model.

The outliers were estimated and removed by blunder test via Baarda and t-student. Thereby, the georeferencing accuracy increases with this process. The lowest accuracy was achieved by similarity transformation (± 136.09 pixel) whereas the highest accuracy was available via affine projection (Model 3) (±1.83 pixel).

Following the georeferencing accuracy estimation, aposteriori accuracy considering DEM accuracy has been estimated with the help of error propagation law for the orthoimage generated by similarity, 2B affine and affine projection. The coordinate differences between orthoimage and GNSS observations were calculated at the GCPs. Aposteriori accuracy was estimated as ±36.60 m for similarity transformation, 9.64 m for 2B affine transformation, ±6.38 m for affine projection Model 1 and ±6.31 m for Model 3. This means the best accuracy has been estimated by affine projection Model 3. The findings via this model and orthoimage-GNSS differences were compared, and it was found that although the aposteriori accuracy was between ±1.55 m and ±15.30 m, the orthoimage-GNSS differences varied between ±0.86 m and ±21.29 m. The possible reasons of this discrepancy was also discussed, and the further studies were proposed.