Introduction Nowadays, the Digital

Introduction Nowadays, the Digital Elevation Model (DEM), which is a 3D digital representation of an elevation surface over a specified area, is one of the most fundamental requirements for a large variety of spatial analysis and modeling problems in environmental sciences. It is used in analyses in ecology, hydrology, agriculture, geology, pedology, geomorphology and many others, as a means both of explaining processes and of predicting them through modeling [Schumann et al., 2008; Christoph et al., 2009; Marzolff and Poesen, 2009]. Our capacity to understand and model these processes depends on the quality of the topographic data that are available [Jarvis et al., 2004]. DEMs are also a necessary input parameters for: determining the extent of a watershed and extracting a drainage network [Tucker et al., 2001], determining the slope and aspect associated with a geographic region [Kuhni and Pfiffner, 2001], modeling and planning for telecommunications [Sawada et al., 2006], orthorectification [Toutin, 2004], preparing 3D simulations, 3D perspectives and flight simulations [Lisle, 2006], agricultural applications [Pilesjö et al., 2006], studies of landscape dynamics [Mitasova et al., 2005] and morphometric characterization of volcanoes [Grosse et al., 2012]. As with any other geospatial dataset, DEMs are produced at a number of spatial scales each of which has its own cost-effective techniques for data acquisition [Oksanen and Sarjakoski, 2006]. With the advent of satellite imagery covering the globe, various global datasets of topography have been produced, of increasingly better resolution. The possible sources of these elevation data can be Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR), photogrammetric methods with space and aerial images, laser scanning using airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) and classical ground survey [Nelson et al., 2009; Hirt et al., 2010]. Each of these methods have advantages and disadvantages. The classical field survey is economic only for small areas (e.g. geoarchaeology). Aerial laser scanning is detailed and accurate but very expensive, requiring specifically designed flights and intensive elaboration of the raw data [Grosse et al., 2012]. Satellite photogrammetry is also weather depending and still quite expensive as the very high resolution satellites are mainly operating in a single image mode. In fact, stereo pairs are frequently collected on demand. Radar interferometry is weather independent (rainfall may cause some problems), but time-consuming and quite complex to elaborate [Panagiotis et al., 2008]. Aerial photogrammetry is an accurate and powerful tool in surface model generation, extracting high resolution DEMs by means of automated image matching procedures [Fabris and Pesci, 2005]. Very high-resolution aerial imagery are currently available for modeling more detailed earth surface processes [Jarvis et al., 2004; Marzolff and Poesen, 2009; Prokešová et al., 2010], especially in fields such as hydrology, pedology, landslide dynamics or geomorphology. In particular, historical aerial photos collected in Italian archives over the past 60 years [Fabris and Pesci, 2005; Fabris et al., 2011], as well as in other countries, represent an extensive source of data that support environmental studies, and in general for planning. The performance of automated DEM generation were re-evaluated through the use of professional photogrammetric workstations [Hohle, 2009], that allow important advantages, for example, faster processing and low processing costs. The methodology of automatic DEM extraction and orthophoto generation from digital stereo imagery is well established and extensively described [e.g. Rivera et al., 2005; Pieczonka et al., 2011]. However, an accuracy assessment of these elevation data is necessary. Inadequate and inaccurate representations can lead to poor decisions that can negatively impact our environment and the associated human, cultural, and physical landscape. This is particularly true in classification or other cartographic modeling applications where elevation, slope and aspect are derived from DEMs and used with other spatial data [Bolstad and Stowe, 1994]. Still, only a limited number of studies have addressed the issue of accuracy evaluation of DEM produced by photogrammetric methods from archive aerial photographs and derived geomorphometric features in areas with complex topography. The purpose of this paper is to investigate the quality of DEM created with photogrammetric methods using stereo aerial photos in areas of complex topography, and its potential use for geomorphometic analysis at local scale.Specifically, the objective of this case study was to answer the following questions: I) What is the accuracy of the DEM created from archive aerial photos in comparison with two other DEMs generated with different methodologies? II) How do slope and aspect influence DEM accuracy?

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทนำปัจจุบันดิจิตอล Elevation Model (DEM) ซึ่งเป็นตัวแทนดิจิตอล 3 มิติของพื้นผิวที่ระดับความสูงกว่าพื้นที่ที่กำหนดเป็นหนึ่งในความต้องการพื้นฐานที่สุดสำหรับความหลากหลายของการวิเคราะห์และการสร้างแบบจำลองเชิงพื้นที่ปัญหาในการวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม มันถูกใช้ในการวิเคราะห์ระบบนิเวศอุทกวิทยา, การเกษตร, ธรณีวิทยาปฐพีวิทยา, ธรณีสัณฐานและอื่น ๆ มากมายเป็นวิธีการทั้งสองของการอธิบายกระบวนการและการคาดการณ์พวกเขาผ่านการสร้างแบบจำลอง [Schumann et al, 2008. คริสโต et al, 2009. Marzolff และ Poesen, 2009] ความสามารถของเราที่จะเข้าใจและรูปแบบกระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของข้อมูลภูมิประเทศที่มีอยู่ [จาร์วิส et al., 2004] DEMs นอกจากนี้ยังมีการป้อนพารามิเตอร์ที่จำเป็นสำหรับ: กำหนดขอบเขตของลุ่มน้ำและการแยกเครือข่ายการระบายน้ำ [. ทักเกอร์ et al, 2001] กำหนดความลาดชันและด้านที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ [Kuhni และ Pfiffner 2001] การสร้างแบบจำลองและการวางแผน สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคม [Sawada, et al., 2006] orthorectification [Toutin, 2004] เตรียมความพร้อมแบบจำลอง 3 มิติมุมมอง 3 มิติและการจำลองการบิน [Lisle 2006] ใช้งานด้านการเกษตร [Pilesjö, et al., 2006] การศึกษาของการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ [Mitasova et al., 2005] และลักษณะเมตริกของภูเขาไฟ [Grosse et al., 2012] เช่นเดียวกับชุดข้อมูลเชิงพื้นที่อื่น ๆ DEMs มีการผลิตที่จำนวนของเครื่องชั่งเชิงพื้นที่แต่ละที่มีเทคนิคที่มีประสิทธิภาพของตัวเองสำหรับการเก็บข้อมูล [Oksanen และ Sarjakoski 2006] กับการถือกำเนิดของภาพถ่ายดาวเทียมครอบคลุมโลก, ชุดข้อมูลต่างๆทั่วโลกของภูมิประเทศที่ได้รับการผลิต, ความละเอียดมากขึ้นดีกว่า แหล่งที่มาของข้อมูลระดับความสูงเหล่านี้จะสามารถ Interferometric รูเรดาร์สังเคราะห์ (InSAR) วิธี photogrammetric กับพื้นที่และภาพทางอากาศ, เลเซอร์สแกนโดยใช้อากาศตรวจจับแสงและตั้งแต่ (LiDAR) และการสำรวจพื้นดินคลาสสิก [เนลสัน et al, 2009. Hirt et al., 2010] แต่ละวิธีการเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสีย การสำรวจข้อมูลคลาสสิกทางเศรษฐกิจเพียงอย่างเดียวสำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก (เช่น geoarchaeology) เลเซอร์สแกนทางอากาศมีรายละเอียดและความถูกต้อง แต่มีราคาแพงมากต้องออกแบบมาโดยเฉพาะเที่ยวบินและรายละเอียดเพิ่มเติมที่เข้มข้นของข้อมูลดิบ [Grosse et al., 2012] ภาพถ่ายดาวเทียมยังเป็นสภาพอากาศที่ขึ้นและยังคงมีราคาแพงมากเป็นดาวเทียมความละเอียดสูงมากเป็นหลักในการดำเนินงานในโหมดภาพเดียว ในความเป็นจริงคู่สเตอริโอจะถูกเก็บรวบรวมบ่อยครั้งตามความต้องการ อินเตอร์เฟเรดาร์อากาศอิสระ (ปริมาณน้ำฝนอาจก่อให้เกิดปัญหาบางอย่าง) แต่ใช้เวลานานและมีความซับซ้อนมากทีเดียวที่จะทำอย่างละเอียด [Panagiotis et al., 2008] ภาพถ่ายทางอากาศเป็นเครื่องมือที่ถูกต้องและมีประสิทธิภาพในการผลิตรูปแบบพื้นผิวสกัด DEMs ความละเอียดสูงโดยใช้วิธีการขั้นตอนการจับคู่ภาพอัตโนมัติ [แฟบและ Pesci 2005] มากความละเอียดสูงภาพถ่ายทางอากาศมีอยู่ในปัจจุบันสำหรับการสร้างแบบจำลองกระบวนการพื้นผิวของโลกรายละเอียดเพิ่มเติม [จาร์วิส et al, 2004. Marzolff และ Poesen 2009; Prokešová et al., 2010] โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาต่าง ๆ เช่นอุทกวิทยาปฐพีวิทยาพลศาสตร์ถล่มหรือธรณีสัณฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาพถ่ายทางอากาศที่เก็บรวบรวมในคลังอิตาลีที่ผ่านมา 60 ปี [แฟบและ Pesci 2005; แฟบ et al., 2011] เช่นเดียวกับในประเทศอื่น ๆ แทนเป็นแหล่งที่กว้างขวางของข้อมูลที่สนับสนุนการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมและโดยทั่วไปสำหรับการวางแผน ประสิทธิภาพการทำงานของรุ่น DEM อัตโนมัติได้รับการประเมินอีกครั้งผ่านการใช้งานระดับมืออาชีพของเวิร์กสเตชัน photogrammetric [Hohle, 2009] ที่ช่วยให้ได้เปรียบที่สำคัญเช่นการประมวลผลได้เร็วขึ้นและค่าใช้จ่ายในการประมวลผลต่ำ วิธีการของการสกัด DEM อัตโนมัติและรุ่น orthophoto จากภาพสเตอริโอดิจิตอลเป็นอย่างดีและอย่างกว้างขวางอธิบาย [เช่นริเวร่า et al, 2005. Pieczonka et al., 2011] อย่างไรก็ตามการประเมินความถูกต้องของข้อมูลระดับความสูงเหล่านี้เป็นสิ่งที่จำเป็น การแสดงที่ไม่เพียงพอและไม่ถูกต้องสามารถนำไปสู่​​การตัดสินใจที่ยากจนที่สามารถส่งผลกระทบในเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ที่เกี่ยวข้องทางวัฒนธรรมของเราและภูมิทัศน์ทางกายภาพ นี่คือความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจำแนกหรือการใช้งานการสร้างแบบจำลองการทำแผนที่อื่น ๆ ที่มีความสูงชันและด้านจะได้มาจาก DEMs และใช้กับข้อมูลเชิงพื้นที่อื่น ๆ [Bolstad และสโตว์ 1994] ยังคงมีเพียงจำนวน จำกัด ของการศึกษาได้กล่าวถึงประเด็นของการประเมินความถูกต้องของ DEM ผลิตโดยวิธีการ photogrammetric จากภาพถ่ายทางอากาศเก็บและได้รับคุณสมบัติ geomorphometric ในพื้นที่ที่มีภูมิประเทศที่ซับซ้อน วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการตรวจสอบคุณภาพของ DEM สร้างขึ้นด้วยวิธีการ photogrammetric โดยใช้ภาพถ่ายทางอากาศสเตอริโอในพื้นที่ของภูมิประเทศที่ซับซ้อนและการใช้ศักยภาพในการวิเคราะห์ geomorphometic ที่ scale.Specifically ท้องถิ่นวัตถุประสงค์ของกรณีศึกษานี้คือการตอบดังต่อไปนี้ คำถาม: ฉัน) ความถูกต้องของ DEM ที่สร้างขึ้นจากภาพถ่ายทางอากาศเก็บในการเปรียบเทียบกับสอง DEMs อื่น ๆ ที่สร้างขึ้นด้วยวิธีการที่แตกต่างกันคืออะไร? ครั้งที่สอง) วิธีการทำทางลาดชันและมีอิทธิพลต่อความถูกต้องด้าน DEM?

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทนำปัจจุบันแบบจำลองระดับความสูงดิจิตอล ( DEM ) ซึ่งเป็นดิจิตอล 3 มิติแสดงระดับความสูงบนพื้นผิวมากกว่าพื้นที่ที่กำหนดเป็นหนึ่งในความต้องการขั้นพื้นฐานที่สุดสำหรับความหลากหลายของการวิเคราะห์เชิงพื้นที่และการจำลองแบบปัญหาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม มันถูกใช้ในการวิเคราะห์นิเวศวิทยาอุทกวิทยา ธรณีวิทยา ปฐพีวิทยาการเกษตร , อุตสาหกรรม , และอีกมากมาย เป็นทั้งอธิบายกระบวนการและทำนายผ่านโมเดลลิ่ง [ ชูมันน์ et al . , 2008 ; คริสตอฟ et al . , 2009 ; และ marzolff poesen 2009 ] ความสามารถที่จะเข้าใจและแบบจำลองกระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของภูมิประเทศ ข้อมูลที่มีอยู่ [ จาร์วิส et al . , 2004 ) dems ยังจำเป็นป้อนพารามิเตอร์สำหรับกำหนดขอบเขตของลุ่มน้ำและการระบายน้ำ เครือข่าย [ Tucker et al . , 2001 ] กำหนดความลาดชันและลักษณะที่เกี่ยวข้องกับ kuhni ภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ และ pfiffner [ 2001 ] , การสร้างและการวางแผนโทรคมนาคม [ ซาวาดะ et al . , 2006 ) orthorectification [ toutin 2004 ] เตรียมจำลอง 3D , 3D มุมมองและเที่ยวบินจำลอง [ ลีล , 2006 ] การใช้งาน [ pilesj ö et al , เกษตร , 2006 ] การศึกษาพลวัต [ ภูมิ mitasova et al . , 2005 ) และลักษณะสัณฐานวิทยาของภูเขาไฟ [ Grosse et al . , 2012 ] เป็นชุดข้อมูลใด ๆ สำหรับ อื่น ๆ , dems ผลิตจํานวนเชิงพื้นที่ระดับซึ่งแต่ละคนมีเทคนิคของตัวเองที่มีประสิทธิภาพสำหรับข้อมูลและการ oksanen sarjakoski [ 2006 ] กับการถือกำเนิดของภาพถ่ายดาวเทียมครอบคลุมทั่วโลก , ข้อมูลต่าง ๆ ของโลก ภูมิประเทศ มีการผลิต ความละเอียดมากขึ้นดีกว่า แหล่งที่เป็นไปได้ของข้อมูลระดับความสูงเหล่านี้สามารถ Interferometric รูเรดาร์สังเคราะห์ ( insar ) , วิธีการ photogrammetric ที่มีพื้นที่และภาพถ่ายทางอากาศ ภาพสแกนเลเซอร์ที่ใช้ตรวจจับแสงอากาศและตั้งแต่ ( lidar ) และการสำรวจ [ พื้นดินคลาสสิก Nelson et al . , 2009 ; hirt et al . , 2010 ) แต่ละวิธีการเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสีย สำรวจสนามคลาสสิกคือเศรษฐกิจเพียงพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น การ ) ภาพถ่ายทางอากาศเลเซอร์สแกนรายละเอียดและถูกต้อง แต่ราคาแพงมาก ต้องออกแบบมาเฉพาะเที่ยวบิน และน้ำผลไม้เข้มข้นของข้อมูล [ ดิบ Grosse et al . , 2012 ] ดาวเทียมศฎยังอากาศขึ้นอยู่กับและยังค่อนข้างแพง เช่น ความละเอียดสูงมาก ส่วนใหญ่จะใช้ดาวเทียมในโหมดภาพเดียว ในความเป็นจริงคู่สเตอริโอบ่อยรวบรวมความต้องการ อินเตอร์เฟอโรเมทรี เรดาร์เป็นอากาศอิสระ ( ฝนตกอาจทำให้เกิดปัญหาบางอย่าง แต่ใช้เวลานาน และค่อนข้างซับซ้อนไปซับซ้อน [ panagiotis et al . , 2008 ) ภาพถ่ายทางอากาศศฎเป็นถูกต้องและมีประสิทธิภาพเครื่องมือสร้างแบบจำลองพื้นผิว , การแยก dems ความละเอียดสูงโดยอัตโนมัติและการจับคู่ภาพขั้นตอนเปสซีแฟบ [ 2005 ] ภาพความละเอียดสูงมาก จากปัจจุบันมีอยู่สำหรับการสร้างแบบจำลองรายละเอียดพื้นผิวโลกกระบวนการ [ จาร์วิส et al . , 2004 ; marzolff และ poesen , 2009 ; proke š OV . kgm et al . , 2010 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาต่าง ๆ เช่น อุทกวิทยา ปฐพีวิทยา พลวัตดินถล่มหรือทาง . โดยเฉพาะภาพถ่ายทางอากาศทางประวัติศาสตร์ที่เก็บในคลังอิตาลีที่ผ่านมา 60 ปี [ แฟบแล้วแฟบเปสซี , 2005 ; et al . , 2011 ] เช่นเดียวกับในประเทศอื่น ๆเป็นตัวแทนของแหล่งที่กว้างขวางของข้อมูลที่สนับสนุนการศึกษาสิ่งแวดล้อมและโดยทั่วไปสำหรับการวางแผน ประสิทธิภาพของ DEM อัตโนมัติรุ่น Re ประเมินผ่านการใช้งาน hohle มืออาชีพ photogrammetric [ 2009 ] ที่ให้ประโยชน์ที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ประมวลผลได้เร็วขึ้นและต่ำค่าใช้จ่ายในการประมวลผล วิธีการสกัด DEM อัตโนมัติและอ ์โธโฟโตรุ่นจากภาพสเตอริโอดิจิตอลเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวาง เช่น ริเวร่าและอธิบาย [ et al . , 2005 ; pieczonka et al . , 2011 ) แต่ความถูกต้องการประเมินข้อมูลระดับความสูงเหล่านี้เป็นสิ่งที่จำเป็น ไม่เพียงพอและไม่ถูกต้องเป็นตัวแทนสามารถนำไปสู่การตัดสินใจจนสามารถส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและความสัมพันธ์ของมนุษย์ วัฒนธรรมของเรา และภูมิทัศน์ทางกายภาพ นี้เป็นจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจำแนกหรือการใช้งานแบบคาโทะกแรฟอื่น ๆ ที่ระดับความสูง ความลาดชัน และ ลักษณะ จะได้มาจาก dems ใช้กับพื้นที่อื่น ๆและข้อมูล [ bolstad สโตว์ , 1994 ] แต่เพียงจำนวน จำกัด ของการศึกษาได้กล่าวถึงประเด็นของการประเมินความถูกต้องของเด็มที่ผลิตโดย photogrammetric วิธีเก็บภาพถ่ายทางอากาศและได้รับ geomorphometric คุณสมบัติในพื้นที่ที่มีสภาพภูมิประเทศที่ซับซ้อน การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณภาพของเด็มที่สร้างขึ้นด้วยวิธีการ photogrammetric สเตอริโอโดยใช้ภาพถ่ายทางอากาศในพื้นที่ของภูมิประเทศที่ซับซ้อนและใช้ศักยภาพในการวิเคราะห์ geomorphometic ในระดับท้องถิ่น โดยเฉพาะ วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการตอบคำถามต่อไปนี้ : 1 ) อะไรคือความถูกต้องของเด็มที่สร้างจากแฟ้มภาพถ่ายทางอากาศในการเปรียบเทียบกับอื่น ๆสร้างขึ้นด้วยวิธีการที่แตกต่างกันสอง dems ? 2 ) วิธีทํา ความลาดชัน และด้านอิทธิพลเด็มความแม่นยำ