ارزیابی مقایسه ای صحت ارتفاعی مدل های رقومی ارتفاعی ASTER و SRTM

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد سیستم اطلاعات مکانی، دانشگاه تهران

2 کارشناس ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه تهران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

4 کارشناس ارشد سنجش از دور، دانشگاه اصفهان

چکیده

 مدل‌های رقومی ارتفاعی پژوهشگران را قادر می‌سازند تا تحقیقات جغرافیایی در مقیاس جهانی و منطقه‌ای از قبیل تغییرات جهانی، مخاطرات محیطی، پایش محیط و ... را انجام دهند. بنابراین مدل‌های رقومی ارتفاعی نقشی کلیدی در تحقیقات علمی ایفا می‌کنند. SRTM و ASTER GDEM دو مجموعه از داده‌های ارتفاعی هستند که بصورت پوشش جهانی(تقریباً 80 درصد سطح کره زمین) در دسترس می‌باشند. بنابراین لازم است قبل از استفاده از آنها، صحت ارتفاعی هر کدام مورد ارزیابی قرار گرفته و داده مناسب با توجه به هدف تحقیق انتخاب گردد.  مدل رقومی ارتفاعی حاصل از تصاویر ASTER دارای قدرت تفکیک مکانی 30 متری می‌باشد. بنابراین به نظر می‌رسد داده‌های ارتفاعی دقیق‌تری از SRTM که دارای قدرت تفکیک مکانی 90 متر می‌باشد، ارائه دهد. مطالعات مختلفی جهت مقایسه صحت ارتفاعی هر کدام از این دو مدل رقومی ارتفاعی در کشورهای مختلف انجام گرفته است که نتایج آن بیانگر مزایا و محدودیت‌های هر کدام نسبت به دیگری می‌باشد. در این تحقیق صحت ارتفاعی این دو مدل در سه منطقه از ایران شامل آذربایجان شرقی، سیستان و بلوچستان و بوشهر که دارای ویژگی‌های توپوگرافی متفاوت می‌باشند، با استفاده از نقاط کنترل ارتفاعی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که RMSE بعنوان شاخص خطا برای مناطق مورد مطالعه در آذربایجان شرقی، سیستان و بلوچستان و بوشهر در مدل SRTM به ترتیب 6/1، 7/4 و 2/9 و در ASTER GDEM به ترتیب 8/7، 8/3 و 7/2 متر می‌باشد. بنابراین صحت ارتفاعی SRTM در هر سه منطقه از ASTER GDEM بالاتر می‌باشد. در این تحقیق رابطه بین خطای ارتفاعی و خصوصیات زمین از جمله شیب و جهت شیب نیز مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن ارائه گردیده است. یافته‌های نهایی تحقیق حاکی از صحت ارتفاعی بالای SRTM در مقایسه با ASTER GDEM در ایران می‌باشد. بنابراین جهت کاربردهای متعدد، SRTM گزینه مناسب تری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparative Assessment of Vertical Accuracy of SRTM and ASTER GDEM Elevation Data

نویسندگان [English]

  • Reza Aghataher 1
  • Mahdi Samadi 2
  • Ilia Laliniat 3
  • Iman Najafi 4
1 M.Sc. in geographical information system, University of Tehran
2 M.Sc. in remote sensing and geographical information system, University of Tehran
3 M.Sc. in remote sensing and geographical information system, Islamic Azad University
4 M.Sc. in remote sensing, University of Isfahan
چکیده [English]

Abstract
Digital Elevation Models (DEM) enable researchers to perform geographical researches on a global and regional scale such as global changes, natural disasters, environmental hazards, environmental monitoring, etc. Therefore, DEM data plays a key role in scientific researches. SRTM and ASTER GDEM are two elevation datasets that cover nearly the entire land surface of the earth and are globally available (for almost 80% of the earth). Thus, it is necessary to evaluate the vertical accuracy of such data prior to their use and to select the appropriate data considering the research target. ASTER-based digital elevation model has spatial resolution of 30 meters, which seems to provide more precise elevation data than SRTM with 90 meters spatial resolution. Several studies have been performed for evaluating the accuracy of each of these two datasets in various countries of the world. The results of such studies indicate their advantages and limitations over each other. In this study, the vertical accuracy of these two DEMs are evaluated by ground control point in three zones of Iran with different topographic characteristics which are East Azerbaijan, Sistan and Baluchestan and Bushehr. Results show that the RMSE of SRTM as the index of error for the study area in East Azerbaijan, Sistan and Baluchestan and Bushehr are 6.1, 7.4 and 2.9 meters and in ASTER GDEM are 8.7, 8.3 and 7.2 meters respectively. Therefore, the vertical accuracy of STRM is higher than that of ASTER GDEM in all three zones. In this research, the relation between vertical error and land characteristics including slope and direction of slope has been studied and the results have been presented. The final findings of the research indicate higher vertical accuracy for SRTM compared to ASTER GDEM in Iran and it is concluded that SRTM is a more appropriate choice for various applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SRTM
  • ASTER GDEM
  • Vertical Accuracy
  • Iran
1- Bishop, M.P., Bonk, R., Kamp, U., Shrod Topographic analysis and modeling for alpine glacier mapping. Polar Geography, 25, pp. 182-201.

2- Czubski, K., Kozak, J., Kolecka, N., 2013, Accuracy of SRTM-X and ASTER Elevation Data and its Influence on Topographical and Hydrological Modeling: Case Study of the Pieniny Mts. in Poland. International Journal of Geoinformatics, Vol 9, No. 2.

3- Ebaid, H., 2014, Accuracy Enhancement of SRTM and ASTER Dems Using Weight Estimation Regression Model. International Journal of Research in Engineering and Technology, Volume: 03 Issue: 08.

4- Falorni, G., Teles, V., Vivoni, E. R., Bras, R. L., Amaratunga, K., 2005, Analysis and characterization of the vertical accuracy of digital elevation models from the shuttle radar topography mission. Journal of Geophysical Research, 110, F02005.

5- Farr, T. G. et al., 2007, The Shuttle Radar Topography Mission. Reviews of Geophysics, 45, Issue 2.

6- Gamba, P., DellAcqua, F., Houshmand, B., 2002, SRTM data characterization in urban areas. International Society for Photogrammetry and Remote Sensing Commission III, Graz, Austria.

7- Gorokhovich, Y., Voustianiouk, A.,2006, Accuracy assessment of the processed SRTM-based elevation data by CGIAR using field data from USA and Thailand and its relation to the terrain characteristics. Remote Sensing of Environment 104 , 409–415.

8- Guth, P. (2003). Geomorphology of DEMs: Quality assessment and scale effects. Paper No. 175-2. Proceedings of GSA, Seattle Annual Meeting, November 2–5, 2003.

9- Hengl, T., Evans, I. S., 2009, Mathematical and Digital models of the Land Surface. In Geomorphometry: concepts, software, applications. Elsevier, pp. 31-63.

10- Jacobsen, K., Passini, R., 2010, Analysis of ASTER GDEM Elevation models. International Archive of Photogrammetry and Remote sensing, XXXVIII, part 1.

11- Jarvis, A., Rubiano, J., Nelson, A., Farrow, A., Mulligan, M., 2004, Practical use of SRTM data in the tropics – Comparisons with digital elevation models generated from cartographic data. Working Document No. 198, 32p (Cali, Columbia: CIAT).

12- Jarvis, A., Reuter, H. I., Nelson, A., Guevara, E., 2006, Hole-filled seamless SRTM data V3. International Centre for Tropical Agriculture (CIAT), available from http://srtm.csi.cgiar.org.

13- Kellndorfer, J., Walker,W., Pierce, L., Dobson, C., Fites, J. A., Hunsaker, C., et al., 2004, Vegetation height estimation from shuttle radar topography mission and national elevation datasets. Remote Sensing of Environment, 93, 339−358.

14- Massonnet, D., Feigl, K. L., 1998, Radar interferometry and its application to changes in the earth’s surface. Reviews of Geophysics, 36, pp. 441–500.

15- Menze, B. H., Ur, J. A., Sherratt, A. G., 2006, Detection of Ancient Settlement Mounds: Archaeological Survey Based on the SRTM Terrain Model. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 72, pp. 321-327.

16- Rodriquez, E., Morris, C.S., Belz, J.E., Chapin, E.C., Martin, J.M., Daffer, W., Hensley, S., 2006, An Assessment of the SRTM Topographic Products. Jet Propulsion Laboratory.

17- Slater, J. A., Heady, B., Kroenung, G., Curtis, W., Haase, J., Hoegemann, D., Shockley, C., Kevin, T., 2009, Evaluation of the New ASTER Global Digital Elevation Model. National Geospatial-Intelligence Agency.

18- Vadon, H., 2003, 3D Navigation over Merged Panchromatic -Multispectral High Resolution SPOT5 Images. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XXXVI, 5/W10.

19- Xiaoping, Du., Huadong, Guo., Xiangtao, Fan., Junjie, Zhu., Zhenzhen, Yan., Qin, Zhan., 2012, Vertical Accuracy

Assessment of SRTM and ASTER GDEM Over Coastal Regions of China: A Comparative Analysis. The 33rd Asian Conference on Remote sensing, Pattaya, Thailand.

20- Zielinski, R., Chmiel, J., 2007, Vertical accuracy assessment of SRTM C-band DEM data for different terrain characteristics. New Developments and Challenges in Remote Sensing, Z. Bochenek (ed.), Millpress, Rotterdam, ISBN 978-90-5966-053-3.