Yüksek çözünürlükteki uydu görüntülerinin geometrik doğruluklarının karşılaştırılması
The geometric accuracy comparison of high resolution satellite images
- Tez No: 152356
- Danışmanlar: PROF.DR. FİLİZ SUNAR ERBERK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKTEKİ UYDU GÖRÜNTÜLERİNİN GEOMETRİK DOĞRULUKLARININ KARŞDLAŞTBRILMASI ÖZET Yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri, Space Imaging ve Digital Globe firmalarının pankromatik moddaki 1 m ve 0.61 m çözünürlüklü Ikonos ve QuickBird uydularını uzaya fırlatmasından sonra gerçekliğe kavuşmuştur. Bu durum, şehir alanlarının klasik yöntemlerle üretilen hava fotoğrafı tabanlı büyük ve orta ölçekli haritalarının yapımının değişmesine neden olmaktadır. Aynı zmanda bu uydular, iki ve üç boyutlu geometrik bilgiye sahip ürünler sağlamaktadır. Geçtiğimiz yıllarda şehir bölgelerine ait yüksek hassasiyetteki dijital harita üretmek bilim adamları için önemli bir çalışma idi. Son on yıldır da yüksek doğrulukları ve esnek çalışma programlan sayesinde harita üretiminde hava fotoğraflarının kullanımına ağırlık verilmiştir. Fakat bu yöntemin eksikliği de uçuşun yapılmadığı bölgelerin haritalarının yapılamamasıdır. Günümüz teknolojisinde ise, orta ve düşük ölçekli haritaların yapımı için özel uçuş programından yoksun ve devamlı algılama yapan yüksek çözünürlüklü uydular mevcuttur. iki boyutlu dönüşüm modelleri arasında, polinomial, benzerlik, affın ve projektif dönüşüm modelleri gösterilmektedir. Bu tez çalışmasında çoğu uzaktan algılama programlarında mevcut olan iki boyutlu polinomial dönüşüm modeli uygulanmıştır. Birinci bölümde, uzaktan algılama biliminin teknolojik gelişmesinden ve yüksek çözünürlüklü uydu görüntülerinin şehir alanlarının gelişmesindeki öneminden bahsedilmektedir. ikinci bölümde, elektromanyetik enerji ve elektromanyetik spektrumdan, elektromanyetik enerjinin atmosferle olan etkileşiminden ve bazı objelerin spektral karakteristiklerinden bahsedilmektedir.Üçüncü bölümde, düşük, orta ve yüksek çözünürlüklü uydu sistemleri ve bunların algılayıcı karakteristikleri açıklanmaktadır. Dördüncü bölümde, dijital görüntü işleme ve görüntü zenginleştirme tekniklerinden, ayrıca, geometrik kayıt ve görüntülerde oluşan hata kaynaklarından ve bunların iyileştirme tekniklerinden bahsedilmektedir. Beşinci bölümde, global konum belirleme (GPS) sisteminin tanımı, GPS 'in kullanıcı seviyeleri ve GPS ile konum belirleme ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Altmcı bölüm tezin uygulama kısmıdır. Uygulama alanı, Büyükçekmece ilçesi içinde olan Kumburgaz beldesinin ve Türkoba köyünün bir kısmını içermektedir. Bu çalışmada uzaktan algılama verisi olarak pankromatik moddaki 2001 tarihli Ikonos ve 2003 tarihli QuickBird yüksek çözünürlüklü uydu görüntüleri kullanılmıştır. Ayrıca, 1996 tarihli sayısal ortofotolar ve geometrik kayıt işlemi için gerekli olan Leica System 300 GPS alıcısı ve Garmin eTrex Summit marka el GPS' i yer kontrol noktası toplanması sırasında kullanılmıştır.Bu uygulamada hızlı-statik GPS ölçmesi temel bilgi kaynağı olarak ele alınmıştır. Bu işlem sırasmda iki adet GPS alıcısı sabit noktalarda (biri İ.T.Ü inşaat Fakültesi çatısındaki IGS-ISTA daimi istasyon noktası, diğeri çalışma bölgesinde belirlenen bir nirengi noktası) veri toplarken, bir gezici GPS alıcı ile önceden belirlenen yer kontrol noktaların veri toplamaktadır. Noktaların X,Y ve Z koordinatları, 5 saniyelik aralıklarla bir noktada 5 dakika durularak ve her nokta için en az 60 epok toplanarak kaydedilmiştir. Ölçüm sırasında GPS alıcılarının en az 4 adet uydu gözlemlemesine dikkat edilmiştir. En çok ölçüm yapılan objeler, bölgedeki iskeleler, büyük binaların köşeleri ve parsel köşeleri alınmıştır. Daha sonra toplanan veriler bilgisayar ortamına aktarılarak, SKI-Pro GPS verilerini değerlendirme programında yer kontrol noktalanmn UTM koordinatları elde edilmiştir, ikinci arazi çalışmasında ise, el GPS'i kullanılarak seçilen yer kontrol noktalarında en az 5 dakika ölçüm yapılarak noktaların UTM koordinatları arazide otomatik olarak kaydedilmiştir. Üçüncü veri toplama metodu olarak 1/5000 ölçekli sayısal ortofotolardan aynı yer kontrol noktalan tespit edilmiş ve koordinatları kaydedilmiştir. Farklı ölçme teknikleri kullanılarak elde edilen yer kontrol noktalanmn UTM koordinatlan ED 50 (European 1950) datumunda elde edilmiştir. xıGeometrik kayıt işleminden sonra, görüntülerin geometrik doğruluk analizleri noktasal ve uzunluk temelinde yapılmıştır. İki görüntüden el ile yapılan sayısallaştırma sonuçlan, yersel ölçümlerle karşılaştınlmıştır. Uzunluk değerleri olarak Güzelce beldesi içindeki bir yolun ortasındaki refuj uzunluğu ve yine Güzelce limanındaki iskelenin uzunluğu alınmıştır. Alan değerleri olarak, Güzelce Jandarma dinlenme tesisleri içerisnde olan bir yüzme havuzunun alanı seçilmiştir. Ayrıca Tepekent sitesinin sayısal proje haritasından, AutoCAD program ortamında oluşturulan bir üçgen alam da alansal bir değer olarak karşılaştırma için alınmıştır. Bu çalışmanın son bölümünde uygulama sonucu elde edilen sonuçların değerlendirilmesi yer almaktadır. Sonuçlara göre, iki uzunluk ölçmesinin en doğru sonuçlan QuickBird görüntüsünün hızlı-statik GPS tekniği ile toplanan 18 yer kontrol noktasının 1. derece dönüşümü sonrasında bulunmduğu ve el GPS ölçmesi kullanılarak toplanan 18 yer kontrol noktasının 2. derece dönüşümü sonrasında bulunduğu elde edilmiştir. Alan karşılaştırmalannın sonucunda en doğru sonucu Ikonos görüntüsünün ortofotolar kullanılarak toplanan 18 yer kontrol noktasının 2.derece dönüşümü sonrasında ve hızlı- statik GPS ölçme tekniği kullanılarak toplanan 9 yer kontrol noktasının 1. derece dönüşümü sonrasında ve el GPS ölçme tekniği ile toplanan 9 yer kontrol noktasının 1. derece dönüşümü sonrasında verdiği görülmüştür. xıı
Özet (Çeviri)
THE GEOMETRIC ACCURACY COMPARISON OF HIGH RESOLUTION SATELLITE IMAGES SUMMARY High resolution images have become a reality after Space Imaging and Digital Globe launched their Ikonos and QuickBird satellites with 1 m and 0.61 m resolution respectively in panchromatic mode. This may change the ordinary concepts of producing large and medium scale maps especially for urban areas, which is now based on aerial photographs. These satellites promise timely and highly automated generation of two and three dimensional spatial information products. Precise digital maps for urban areas from satellite imagey are one of the main goals for researchers in the last years. For last decades, airborne photography is the primary technique employed in producing national map products due to its high accuracy and flexible schedule. However, it can not map areas where airplanes can not reach and it s mapping frequency is constrained by the limits of flight planning. Now, with the high- resolution satellites era, accuracy required by medium and small-scale maps are achievable with the possibility to frequently map area without the special flight planning and scheduling required using aerial photographs. For 2D transformation models, many models can be considered, such as polynomials, similarity, affine and projective models. In this thesis, only polynomial transformation model was used due to its simplicity and availability within the most of the remote sensing software packages. In the first chapter, the technological developments on the science of remote sensing, and the importance of high resolution imagery for the urban development and management have been given. xmIn the second chapter, related information about the electromagnetic energy and electromagnetic spectrum, moreover; the effectiveness of electromagnetic energy with the atmosphere, and the spectral characteristics of the objects have been given. In the third chapter, the remote sensing satellite systems, low, medium and high resolution satellites and their sensor system characteristics have been explained. In the fourth chapter, the digital image processing and image enhancement techniques, besides, the geometric registration, the sources of error in the images and the recovery techniques have been explained. In the fifth chapter, the definition of the Global Positioning System (GPS), user levels and the position determination have been explained in detail. In the sixth chapter is the application part of the thesis. The study area covers partly the Kumburgaz sub district and Turkoba village, in the Büyükçekmece district, Istanbul. In this study, high resolution images of Dconos and QuickBird, dated 2001 and 2003 in panchromatic band were used as remotely sensed data. Besides, the digitized 1/5000 scaled orthophotos dated 1996, Leica System 300 GPS receiver and Garmin eTrex summit pocket GPS data were used to collect the ground control points (GCPs) required in the rectification process. Rapid static GPS survey was the base information source for this application. While two stable GPS receiver were collecting data on the known stations, which one of them was IGS-ISTA permanent station in the Istanbul Technical University and the other was a triangulation point determined in the study area; one rover GPS receiver was used to measure the coordinates of the GCPs selected. Measures of X, Y and Z coordinates were recorded at 5 sec intervals for about 5 minutes with at least four satellites availability for each point. Most of the observed points are wharves, buildings and parcels corners. Then, these collected GPS data were transferred to computer and their UTM coordinates were calculated about cm accuracy by using Ski- Pro GPS data processing software. The second field survey was conducted with pocket GPS and UTM coordinates of the selected GCP's were gathered and recorded automatically. As a third data collection method, the same GCPs were selected from the digitized 1/5000 scaled orthophotos. All the coordinates obtained from different techniques calculated in UTM projection system in ED50 (European Datum 1950). xivAfter the rectification process, geometric accuracy analyses of images was tested with ground truth measurements as areal extents and lengths. Manually digitized areas and lengths measurements in two images were compared with the ones measured in the field. As lengths, a refuge in the middle of the road and the length of Güzelce wharf were selected; as an areal extent, a swimming pool in the Güzelce gendarme yard was selected. Besides, a triangle established in the map of Tepekent residence site and its areal extent was also calculated by AutoCAD sw. The final evaluation of the application chapter has been given in the last part of the thesis. From the results obtained, the most correct result of two length measurements were determined in the QuickBird image which were rectified, by l51 degree transformation using rapid-static GPS measurement technique with 18 GCPs and using hand GPS measurement technique with 18 GCPs in 2nu degree transformation. In the comparisons of two areal extents, the most correct results were found from the flconos image which were rectified using orthophotos with 18 GCPs and 2nu transformation degree and using rapid static GPS and hand GPS measurement technique with 9 GCPs. xv
Benzer Tezler
- Yeryüzü sıcaklıklarının uzaktan algılama tekniği ile belirlenmesi: Tek-kanal yöntemleri
Retrieval of land surface temperature using remote sensing techniques: Single-channel methods overview
BAHADIR ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLAL GONCA COŞKUN
- Yüksek mekansal çözünürlüklü uydu/uçak platformlu görüntüler ve CBS teknolojisi kullanılarak Van-Erciş depremi sonrası bina hasar tespiti
Determination of building damage after Van-Ercis earthquake by using very high resolution satellite/aircraft platforms and GIS technology
ASLI SABUNCU
Doktora
Türkçe
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE FİLİZ SUNAR
- Ikonos algılama sistemi ve Ikonos görüntülerinin doğruluklarına ilişkin bir uygulama
The system of Ikonos sensor and an application on the accuracy of Ikonos images
FATİH GÜVEN GÜLTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YAŞAYAN
- Earthquake damage identification from very high resolution post event image using advanced methods in mathematical morphology
Deprem hasarının yüksek çözünürlüklü afet sonrası görüntülerden ileri matematiksel morfoloji yöntemleri kullanılarak belirlenmesi
ENES OĞUZHAN ALATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN TAŞKIN KAYA
- Uzaktan algılama teknolojileri kullanılarak denizlerde kirliliğin izlenmesi: Marmara Denizi örneği
Monitoring of pollution in the sea using remote sensing technologies: The case of the Sea of Marmara
BUSE TIRMANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU