Geodézia és kartográfia 2015 (67. évfolyam, 1-12. szám)

2015 / 5-6. szám - Szabó Gergely - Mecser Nikoletta - Karika Anita: Szabad hozzáférésű felszínmodellek összehasonlító vizsgálata hazai mintaterületen

Szabad hozzáférésű felszínmodellek összehasonlító vizsgálata hazai mintaterületen Szabó Gergely-Mecser Nikoletta-Karika Anita Bevezetés, célkitűzés Napjaink térinformatikai feladatai szá­mos esetben megkívánják azt, hogy ren­delkezésre álljon digitális felszínmodell egy adott területről, vagy egy létesít­ményről. E modellek előállítására mára sokféle módszer adott. Ilyenek például a nagy pontosságú helyszíni mérések, (Vass R.-Szabó G. 2014), vagy a topo­gráfiai térképek (Szabó Sz.-Demeter G. 2008), LIDAR-mérések (Szatmári J. et al. 2011, Kugler Zs. et al. 2004, Kugler Zs. et al. 2005, Lénárt Cs. et al. 2011), valamint a fotogrammetriai úton szár­maztatott adatgyűjtés (Kugler Zs. et al. 2004, Pirkhoffer E. et al. 2014). Az elsőn kívüli módszerek egyik fő jel­lemzője azok nagyfokú automatizált­sága, azaz a rendkívül nagy mennyi­ségű adat számítógépes feldolgozása, emellett mindegyikre igaz az, hogy a végső modell létrehozása hosszadal­mas és számos buktatót rejtő feladat. Nyilvánvaló tehát, hogy amennyiben rendelkezésünkre áll egy ingyenesen elérhető modell, azt felhasználjuk munkánkhoz. Az elmúlt években több olyan fel­színmodell is ingyenesen elérhetővé vált (pl. SRTM), melyek földrajzi érte­lemben jó felbontása már igen széles körű felhasználást tesz lehetővé, a talaj­kutatástól (Borelli et al. 2014) a geo­morfológiai (Ibanez et al. 2014) és meteorológiai (Meij et al. 2014) vizs­gálatokon át a mesterséges vízborítás­sal kapcsolatos (Pan et al. 2013) projek­tekig. Sokszor találkozhatunk azonban azzal, hogy bizonyos speciális helyze­tekben bizonytalan ezek pontossága (pl. beépített, vagy erdővel borított területeken, nagy domborzattal rendel­kező helyeken, vagy vízfelületeknél), vagy annak bizonyos tulajdonságait nem veszik figyelembe (pl. a felszíni objektumok magassága). Emellett külön érdekessége e rendszereknek, hogy közülük több már a második vagy harmadik kiadásában érhető el, azaz ugyanazon adatbázisnak több verziója is letölthető, melyek kisebb-nagyobb mértékben eltérnek egymástól. Vizsgálataink során arra kerestük a választ, hogy milyen eltéréseket tapasz­talunk egy-egy ilyen felszín és egy topo­gráfiai térkép alapján készített modell között, azaz az előbbiek milyen mérték­ben torzulnak a domborzat, a felszíni objektumok és az adatrögzítés techni­kája miatt. Ugyancsak megvizsgáltuk, hogy az eltérő verziók mennyiben tér­nek el egymástól. Felhasznált anyagok és módszerek A mintaterület jellemzése Vizsgálatainkat két mintaterületen végeztük. A Somló-hegy egyrészt meg­közelítőleg minden irányban hasonló kiterjedésű lejtőkkel rendelkezik, így az egyenletes kitettség révén homogén alapot biztosított. Másrészt csupán a legfelső régiójában találunk erdőket, lejtős szőlővel borítottak, így a felszín­­modelleket jó közelítéssel domborzat­­modellnek vehettük esetében (a fás területeket kihagytuk vizsgálataink­ból). A debreceni mintaterület a kettős­sége miatt került kijelölésre (1. ábra). Egyik oldalról a keresztszelvény külte­rületi része - hasonlóan a Somlóhoz - nem tartalmaz jelentős felszíni terep­tárgyakat, így itt is megfeleltethető a felszínmodell domborzatmodellnek. A belterületi rész ezzel szemben több­féle beépítettséggel is rendelkezik, úgymint a kistelepülésekre jellemző kertes családi házas övezet, és a nagy­városokra jellemző, panelházas, nagy középületekkel beépített körzetek. Az ASTER-GDEM-adatbázis A GDEM adatbázisát az USA és Japán közös fejlesztésének eredmé­nyeként 2009-ben publikálták. A TERRA-műholdon elhelyezett ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) érzékelő felvételeiből állították elő az 1 szögmásodperces térbeli felbontású, 1 ° X1 ' kiterjedésű felszíncsempéket. Minden pixel esetében rendelkezésre áll egy becsült pontossági érték is, mely ugyancsak letölthető. A hibát főként az USA és Japán területén vizsgálták, de néhány más területen is végeztek hibabecslést (GDEM, asterweb.jpl.nasa. gov/gdem.asp 2010). Az átlagos mért hibát 0,69 m-nek adták meg. Az adat­bázis újragenerált második verzióját 2011 őszén publikálták. Az addig alkal­mazott algoritmusokat újakra cserél­ték, és az előzőnél pontosabb modellt publikáltak (GDEM, http://www. jspacesystems.or.jp/ersdac/GDEM/E/4. html 2011). Ennek átlagos hibája 0,2 m (Tachikawa et al. 2011). Az SRTM-adatbázis A 2000-ben még működő űrsiklóprogram keretében az Endeavour 233 km átlagos magasságú pályán, 57 fokos inklináción haladva 149 keringés alatt gyűjtötte az adatokat. Ennek eredménye lett a Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) adatbázis, ahol két berendezés (X-RADAR és SIR­­C/X-SAR) mérései alapján alakították ki a földfelszín modelljét (Jákob 2001, Tímár et al. 2003). Az adatbázist régebbi domborzatmo­­dellekkel, több ezer illesztési ponttal, valamint GPS-mérésekkel referálták. Az eredeti felbontás kb. 30 m volt, de nagyon sok magassági hibával terhelve, ezt szűréssel redukálták. Külön figyel­met fordítottak a vízfelületek pontos modellezésére. Az adatbázis átlagos vízszintes pontossága Európában 8,8 m, magassági pontossága pedig 6-8 m. (Farr et al. 2000). A későbbiekben az adatbázist (pontosított formában) újra közzétették (SRTM-V2). A feldolgozás menete A távérzékeléses módszerrel készített modelleket a valós felülettel kíván­tuk összehasonlítani. Esetünkben az 1:10 000 topográfiai térképek szint­vonalaiból, a mintaterületről általunk GEODÉZIA ÉS KARTOGRÁFIA

Next