[논문]ASTER 스테레오 영상의 폐색영역 보정에 의한 DEM 생성

이진덕; 박진성

doi:10.11108/kagis.2010.13.1.155

초록
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NASA의 Terra 위성에 탑재된 ASTER는 기선고도비 0.6, 15m 해상도의 along-track 디지털 스테레오 영상자료를 제공한다. $43km{\times}50km $ 지역에 대한 ASTER 스테레오영상으로부터 ENVI 4.1 소프트웨어의 자동 스테레오 상관처리과정을 실행하여 $15m{\times}15m$의 DEM을 추출하였다. ASTER DEM의 정확도를 1:25,000축척의 수치지형도로부터 얻은 DEM을 기준으로 하여 분석한 결과, 높이에서 RMSE ${\pm}7{\sim}{\pm}20m$를 나타냈다. RMSE ${\pm}10m$를 초과하게 하는 요인들로서 구름지역, 수역, 건물지역들을 제외한 지역들의 DEM 정확도는 5.789m의 RMSE를 나타냈다. 따라서 본 연구에서는 구름지역과 그림자 지역을 토지피복 분류에 의해 검출하여 추출된 ASRER DEM(엄밀히 말해서 DSM) 상에서 그 부분들을 제거한 다음, 밴드간 연산기법을 이용하여 이 부분을 수치지형도로부터 추출한 DEM으로 대치함으로써 지형정보의 정확도를 높이고자 하였다.

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The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) on-board the NASA's Terra spacecraft provides along-track digital stereo image data at 15m resolution with a base-height ratio 0.6. Automated stereocorrelation procedure was implemented using the ENVI 4.1 software to derive D...

The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) on-board the NASA's Terra spacecraft provides along-track digital stereo image data at 15m resolution with a base-height ratio 0.6. Automated stereocorrelation procedure was implemented using the ENVI 4.1 software to derive DEMs with $15m{\times}15m$ in 43km long and 50km wide area using the ASTER stereo images. The accuracy of DEMs was analyzed in comparison with those which were obtained from digital topographic maps of 1:25,000 scale. Results indicate that RMSE in elevation between ${\pm}7$ and ${\pm}20m$ could be achieved. Excluding cloud, water and building areas as the factors which make RMSE value exceeding 10m, the accuracy of DEMs showed RMSE of ${\pm}5.789m$. Therefore for the purpose of elevating accuracy of topographic information, we intended to detect the cloud areas and shadow areas by a landcover classification method, remove those areas on the ASTER DEM and then replace with those areas detached from the cartographic DEM by band math.

주제어

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문제 정의

When people usually intend to extract topographic information from satellite imagery of a certain area in specified time, cloud areas and shadow areas which are included in some images generally make them be in trouble. In this research we intended to suggest the alternative to overcome this problem and improve the accuracy of topographic information. We focussed to detect the cloud areas and shadow areas by a landcover classification method, remove those areas on the ASTER DEM, strictly speaking, which is called DSM(digital surface model), and then replace with those areas detached from the digital topographic map DEM by band math.

제안 방법

Masking maps of binary images were derived by applying thresholding to the landcover mask map for clouds and their shadows for the purpose of removing only cloud and shadow areas in the ASTER DEM or detaching only cloud areas and shadow areas in cartographic DEM by band math (multiplication).
In this research we intended to suggest the alternative to overcome this problem and improve the accuracy of topographic information. We focussed to detect the cloud areas and shadow areas by a landcover classification method, remove those areas on the ASTER DEM, strictly speaking, which is called DSM(digital surface model), and then replace with those areas detached from the digital topographic map DEM by band math. Consideration is also given to the utility of the ASTER DEM for mapping application

대상 데이터

The test area is a 43㎞×50㎞ rectangle in the province of Gyeongsangbukdo (Southeast of the Korean Peninsula), which has various topographic characteristics including mountainous districts, rivers, built-up districts, flatland and so forth.

성능/효과

The results obtained in this study shows that ASTER stereo images are suitable for a range of environmental mapping tasks involving the use of DEMs. The 3D data recovered by photogrammetric techniques can be imported in GIS environment for further analysis and visualization.

참고문헌 (7)

Ackerman, S.A., Strabala, K.I., Menzel, W.P., Frey, R.A., Moeller, C.C., Gumley, L.E. 1998. Discriminating clear sky from clouds with MODIS. Journal. Geophysical. Research Vol. 103:32141-32158.

상세보기
Brumby, S.P., Hirsch, K.L., Davis, A.B. Harvey, N.R., Rohde, C.A. 2001. Genetic Refinement of Cloud-Masking Algorithms for the Multi-Spectral Thermal Imager (MTI). IEEE, 1152-1154. web site http://rcc.lanl.gov/content/isis/green/publications/davis IGARSS2001.pdf.
Cuartero, A., Felicisimo, A.M., Ariza, F.J. 2004. Accuracy of DEM Generation from Terra-ASTER Stereo Data. IAPRS&SIS, Vol. 35, Part B6, pp.225-260.
Chrysoulakis, N., Abrams, M., Feidas, H., Velianitis, D. 2004, Analysis of ASTER Multispectral Stereo Imagery to Produce DEM and Land Cover Databases for Greek Islands: The REALDEMS Project. In: Prastacos, P., Cortes, U. De Leon, J. L., Murillo, M. (Eds): Proceedings of e-Environment: Progress and Challege, 411？424pp.
Fujisada, H. 1994. Overview of ASTER Instrument on EOS-AM1 Platform, Proceedings of SPIE, The International Society for Optical Engineering, Vol.2268:14-36.
Hirano, A., Welch, R., Lang, H. 2003. Mapping from ASTER Stereo Image Data: DEM Validation and Accuracy Assessment, Journal of Photogrammetry & Remote Sensing. ISPRS, 57:356-370.

상세보기
Kamp, U., Bolch T., Olsenholler, J. 2003. DEM Generation from ASTER Satellite Data for Geomorphometric Analysis of Cerro Sillajhuay, Chile/Bolivia, Annual Conference Proceedings, ASPRS, Anchorage, Alaska.

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