Minimum spanning tree-based digital terrain model detection from light detection and ranging points

2013 ◽  
Vol 22 (6) ◽  
pp. 988-1001 ◽  
Author(s):  
Wenguang Hou ◽  
Xuewen Wang ◽  
Caixian Zhang ◽  
Zheng Ji ◽  
Xuming Zhang
Author(s):  
Thị Thuý Hạnh Nguyễn

Công nghệ LiDAR (Light Detection And Ranging) có nhiều ưu điểm nên ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt với công tác nghiên cứu địa hình, việc ứng dụng công nghệ này đem lại lợi ích rất lớn. Bài báo trình bày những đặc điểm ưu việt của công nghệ LiDAR và thử nghiệm kết quả nghiên cứu xây dựng Mô hình số địa hình DTM (Digital Terrain Model) tại khu vực thành phố Bắc Giang. Kết quả nghiên cứu cho thấy tính năng vượt trội của công nghệ LIiDAR so với những công nghệ truyền thống, cho phép tạo DTM nhanh với độ chính xác khá cao ở khu vực đồi núi và đồng bằng, ít chịu ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, đáp ứng yêu cầu cấp thiết về quản lý đô thị tại các thành phố trong công cuộc đổi mới đất nước.


Teknik ◽  
2019 ◽  
Vol 40 (1) ◽  
pp. 40
Author(s):  
Ayu Nur Safi'i ◽  
Prayudha Hartanto

Pembuatan Peta RBI skala 1:5.000 membutuhkan waktu yang lama, khususnya untuk pembuatan layer kontur. Layer kontur bisa didapatkan dari data hasil ekstraksi foto udara dan data Light Detection and Ranging (LIDAR). Sekarang ini, teknologi LiDAR lebih diandalkan untuk membuat Data Surface Model (DSM). Dari DSM dilakukan proses ekstrasi data untuk mendapatkan data Digital Terrain Model (DTM) atau Digital Elevation Model (DEM) yang prosesnya lebih cepat dan membutuhkan biaya yang relatif rendah. Metode filtering yang digunakan adalah metode Simple Morphological Filtering (SMRF) dengan memasukkan nilai parameter cell size, slope, windows, elevation threshold dan scalling factor. Hasil Cohen’s kappa rata-rata menunjukkan indikator DTM dalam kondisi baik, yang artinya dengan menggunakan metode SMRF, nilai kappa berada diantara 0,4-0,7. Smoothing filter dilakukan untuk menghilangkan sel kosong/ sel tanpa data. DTM yang dihasilkan dibandingkan dengan data validasi lapangan. Root Mean Square Error (RMSE) yang diperoleh berkisar antara 0,621-0,930 dan nilai Linear Error 90% (LE90) yang diperoleh berkisar antara 1,025-1,605. Hasil penelitian ini menunjukkan nilai RMSE dan LE90 tersebut memenuhi ketelitian vertikal peta skala 1: 5.000 dan masuk dalam kelas 2 dan 3 sesuai Peraturan BIG No.6 Tahun 2018 mengenai perubahan atas Perka BIG No.15 Tahun 2014 tentang Pedoman Teknis Ketelitian Peta Dasar


2018 ◽  
Vol 142 (11-12) ◽  
pp. 576-577 ◽  
Author(s):  
Mateo Gašparović ◽  
Ivan Balenović ◽  
Ante Seletković ◽  
Anita Simic Milas

Digitalni model reljefa (DTM, engl. Digital Terrain Model) ima široku i važnu primjenu u mnogim djelatnostima, uključujući i šumarstvo. Međutim, precizno modeliranje terena, odnosno izrada DTM-a u šumama, bilo korištenjem terenskih metoda ili metoda daljinskih istraživanja, izazovan je i vrlo zahtjevan zadatak. U većini razvijenih zemalja svijeta, zračno lasersko skeniranje (ALS, engl. Airborne Laser Scanning) bazirano na LiDAR (engl. Light Detection and Ranging) tehnologiji trenutno predstavlja glavnu metodu za izradu DTM-a. Uslijed mogućnosti laserskog zračenja da penetrira kroz krošnje drveća, LiDAR tehnologija se pokazala kao efektivna i brza metoda za izradu DTM-a u šumskim područjima s vrlo velikom točnošću. Međutim, u mnogim zemljama svijeta, uključujući i Hrvatsku, zračno lasersko skeniranje nije u potpunosti provedeno, tj. samo su manji dijelovi zemlje pokriveni s podacima zračnog laserskog skeniranja. U tim slučajevima, DTM temeljen na stereo-fotogrametrijskoj izmjeri aerosnimaka potpomognut s terenskim podacima najčešće predstavlja glavni izvor informacija za izradu DTM-a. Poznato je da tako izrađen DTM u šumskim predjelima ima manju točnost od DTM-a dobivenog na temelju zračnog laserskog skeniranja zbog pokrivenosti terena vegetacijom. Također, u okviru nedavno provedenog istraživanja (Balenović i dr., 2018) utvrđeno je da takvi službeni fotogrametrijski digitalni podaci terena u šumskim predjelima sadrže određen broj tzv. grubih grešaka, koje mogu značajno utjecati na točnost izrađenog DTM-a. Nakon vizualnog detektiranja i manualnog uklanjanja tih pogrešaka, Balenović i dr. (2018) utvrdili su značajno poboljšanje točnosti fotogrametrijskog DTM-a. Stoga je glavni cilj ovoga rada razviti automatsku metodu za detekciju i eliminaciju vertikalnih pogrešaka u fotogrametrijskim digitalnim podacima terena te na taj način poboljšati točnost fotogrametrijskog DTM-a u nizinskim šumskim područjima Hrvatske. Ideja je razviti brzu, jednostavnu i učinkovitu metodu koja će biti primjenjiva i za druga šumska područja sličnih karakteristika, a za koja ne postoje DTM dobiven zračnim laserskim skeniranjem. Istraživanje je provedeno u nizinskim šumama na području gospodarske jedinice Jastrebarski lugovi, u neposrednoj blizini Jastrebarskog (Slika 1). Istraživanjem je obuhvaćena površina od 2.005,74 ha, na kojoj su u najvećoj mjeri zastupljene jednodobne sastojine hrasta lužnjaka (Quercus robur L.), a u ma­njoj mjeri jednodobne sastojine poljskog jasena (Fraxinus angustifolia L.) te jednodobne sastojine običnoga graba (Carpinus betulus L.). Nadmorska visina područja istraživanja kreće se u rasponu od 105 do 121 m. Fotogrametrijski DTM (DTM<sub>PHM</sub>) je izrađen iz digitalnih vektorskih podataka terena (prijelomnice, linije oblika, markantne točke terena i pravokutne mreže visinskih točaka) nabavljenih iz Državne geodetske uprave (Slika 2). Ti podaci predstavljaju nacionalni standard i jedini su dostupni podaci za izradu DTM-a u Hrvatskoj. Detaljan opis vektorskih podataka dan je u radu Balenović i dr. (2018). Prvo je iz digitalnih terenskih podataka izrađena nepravilna mreža trokuta, koja je potom linearnom interpolacijom pretvorena u rasterski DTM<sub>PHM</sub> prostorne rezolucije (veličine piksela) 0,5 m. Automatska metoda za detekciju i eliminaciju vertikalnih pogrešaka fotogrametrijskog DTM-a u nizinskim šumskim područjima razvijena je u slobodnom programskom paketu Grass GIS (Slika 3). Kombinacijom vrijednosti nagiba i tangencijalne zakrivljenosti terena rasterskog DTM<sub>PHM</sub> (Slika 4), automatskom metodom su detektirane 91 grube greške (engl. outliers). Drugim riječima, utvrđeno je da 91 točkasti vektorski objekt pogrešno prikazuje stvarnu visinu terena. Navedeni broj čini 3,2 % od ukupnog broja točkastih objekata korištenih za izradu DTM<sub>PHM</sub>-a. Nakon eliminacije detektiranih pogrešaka izrađen je novi, korigirani fotogrametrijski DTM (DTM<sub>PHMc</sub>). Za ocjenu vertikalne točnosti izvornog (DTM<sub>PHM</sub>) i korigiranog DTM-a (DTM<sub>PHMc</sub>) korišten je visoko precizni DTM dobiven zračnim laserskim skeniranjem (DTM<sub>LiD</sub>). U tu svrhu su izrađeni rasteri razlika između DTM<sub>PHM </sub>i DTM<sub>LiD</sub>, te između DTM<sub>PHMc </sub>i DTM<sub>LiD</sub>. Kako je preliminarnom analizom utvrđeno da vertikalne razlike između DTM<sub>PHM </sub>i DTM<sub>LiD</sub> nisu normalno distribuirane (Slika 5), za ocjenu točnosti su uz normalne mjere točnosti korištene i tzv. robusne mjere točnosti (Tablica 2). Dobiveni rezultati ukazuju na poboljšanje vertikalne točnosti fotogrametrijskog DTM-a primjenom razvijene automatske metode. To je posebice uočljivo na podpodručjima 2 i 3 (Slika 6 i 7) u kojima se nakon uklanjanja detektiranih grešaka, korijen srednje kvadratne pogreške (RMSE, engl. root mean square error) smanjio za 8 % odnosno 50 % (Tablica 2). Na temelju dobivenih rezultata i usporedbe s DTM<sub>LiD</sub>, može se zaključiti da predložena metoda uspješno detektira i eliminira vertikalne pogreške fotogrametrijskog DTM-a u nizinskim šumskim područjima, te slijedom toga poboljšava njegovu vertikalnu točnost.


Terr Plural ◽  
2020 ◽  
Vol 14 ◽  
pp. 1-15
Author(s):  
Tiago D. Martins ◽  
Chisato Oka-Fiori ◽  
Bianca Carvalho Vieira ◽  
Carlos Bateira

The digital models of landform representation allow several types of geomorphological analysis, such as assessing prone areas to the mass movement. Among the data set that applied to elaborate such models, LiDAR (Light Detection and Ranging) technology has stood out due to its capacity to represent in detail terrain specific characteristics. This work aimed to present a variety of studies based on LiDAR to evaluate slope instability and to describe an interpolation test of LiDAR raw data to generate a Digital Terrain Model considering different interpolation approaches, in an area affected by shallow landslides. The results show that the tool applied is efficient when combined Triangulation to Natural Neighbor methods.


Forests ◽  
2021 ◽  
Vol 12 (3) ◽  
pp. 265
Author(s):  
Mihnea Cățeanu ◽  
Arcadie Ciubotaru

Laser scanning via LiDAR is a powerful technique for collecting data necessary for Digital Terrain Model (DTM) generation, even in densely forested areas. LiDAR observations located at the ground level can be separated from the initial point cloud and used as input for the generation of a Digital Terrain Model (DTM) via interpolation. This paper proposes a quantitative analysis of the accuracy of DTMs (and derived slope maps) obtained from LiDAR data and is focused on conditions common to most forestry activities (rough, steep terrain with forest cover). Three interpolation algorithms were tested: Inverse Distance Weighted (IDW), Natural Neighbour (NN) and Thin-Plate Spline (TPS). Research was mainly focused on the issue of point data density. To analyze its impact on the quality of ground surface modelling, the density of the filtered data set was artificially lowered (from 0.89 to 0.09 points/m2) by randomly removing point observations in 10% increments. This provides a comprehensive method of evaluating the impact of LiDAR ground point density on DTM accuracy. While the reduction of point density leads to a less accurate DTM in all cases (as expected), the exact pattern varies by algorithm. The accuracy of the LiDAR-derived DTMs is relatively good even when LiDAR sampling density is reduced to 0.40–0.50 points/m2 (50–60 % of the initial point density), as long as a suitable interpolation algorithm is used (as IDW proved to be less resilient to density reductions below approximately 0.60 points/m2). In the case of slope estimation, the pattern is relatively similar, except the difference in accuracy between IDW and the other two algorithms is even more pronounced than in the case of DTM accuracy. Based on this research, we conclude that LiDAR is an adequate method for collecting morphological data necessary for modelling the ground surface, even when the sampling density is significantly reduced.


2020 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
pp. 1185-1199
Author(s):  
Mirosław Kamiński

AbstractThe research area is located on the boundary between two Paleozoic structural units: the Radom–Kraśnik Block and the Mazovian–Lublin Basin in the southeastern Poland. The tectonic structures are separated by the Ursynów–Kazimierz Dolny fault zone. The digital terrain model obtained by the ALS (Airborne Laser Scanning) method was used. Classification and filtration of an elevation point cloud were performed. Then, from the elevation points representing only surfaces, a digital terrain model was generated. The model was used to visually interpret the course of topolineaments and their automatic extraction from DTM. Two topolineament systems, trending NE–SW and NW–SE, were interpreted. Using the kernel density algorithm, topolineament density models were generated. Using the Empirical Bayesian Kriging, a thickness model of quaternary deposits was generated. A relationship was observed between the course of topolineaments and the distribution and thickness of Quaternary formations. The topolineaments were compared with fault directions marked on tectonic maps of the Paleozoic and Mesozoic. Data validation showed consistency between topolineaments and tectonic faults. The obtained results are encouraging for further research.


2021 ◽  
Vol 10 (2) ◽  
pp. 91
Author(s):  
Triantafyllia-Maria Perivolioti ◽  
Antonios Mouratidis ◽  
Dimitrios Terzopoulos ◽  
Panagiotis Kalaitzis ◽  
Dimitrios Ampatzidis ◽  
...  

Covering an area of approximately 97 km2 and with a maximum depth of 58 m, Lake Trichonis is the largest and one of the deepest natural lakes in Greece. As such, it constitutes an important ecosystem and freshwater reserve at the regional scale, whose qualitative and quantitative properties ought to be monitored. Depth is a crucial parameter, as it is involved in both qualitative and quantitative monitoring aspects. Thus, the availability of a bathymetric model and a reliable DTM (Digital Terrain Model) of such an inland water body is imperative for almost any systematic observation scenario or ad hoc measurement endeavor. In this context, the purpose of this study is to produce a DTM from the only official cartographic source of relevant information available (dating back approximately 70 years) and evaluate its performance against new, independent, high-accuracy hydroacoustic recordings. The validation procedure involves the use of echosoundings coupled with GPS, and is followed by the production of a bathymetric model for the assessment of the discrepancies between the DTM and the measurements, along with the relevant morphometric analysis. Both the production and validation of the DTM are conducted in a GIS environment. The results indicate substantial discrepancies between the old DTM and contemporary acoustic data. A significant overall deviation of 3.39 ± 5.26 m in absolute bottom elevation differences and 0.00 ± 7.26 m in relative difference residuals (0.00 ± 2.11 m after 2nd polynomial model corrector surface fit) of the 2019 bathymetric dataset with respect to the ~1950 lake DTM and overall morphometry appear to be associated with a combination of tectonics, subsidence and karstic phenomena in the area. These observations could prove useful for the tectonics, geodynamics and seismicity with respect to the broader Corinth Rift region, as well as for environmental management and technical interventions in and around the lake. This dictates the necessity for new, extensive bathymetric measurements in order to produce an updated DTM of Lake Trichonis, reflecting current conditions and tailored to contemporary accuracy standards and state-of-the-art research in various disciplines in and around the lake.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document