MONO GEOEYE 1 UYDU GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUĞUNUN ARAŞTIRILMASI

Transkript

1 TMMOB Harita ve Kadastro Mühedisleri Odası 13. Türkiye Harita Bilimsel ve Tekik Kurultayı Nisa 2011, Akara MONO GEOEYE 1 UYDU GÖRÜNTÜSÜNÜN GEOMETRİK DOĞRULUĞUNUN ARAŞTIRILMASI Ö. Mutluoğlu 1, M. Yakar 2, H.M. Yılmaz 3 1 Selçuk Üiversitesi, Tekik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Koya, omutluoglu@selcuk.edu.tr 2 Selçuk Üiversitesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh.Bölümü, Fotogrametri Aabilim Dalı,Koya, yakar@selcuk.edu.tr 3 Aksaray Üiversitesi, Jeodezi ve Fotogrametri Müh.Bölümü, Fotogrametri Aabilim Dalı, Aksaray, hmyilmaz@aksaray.edu.tr ÖZET Tekolojik gelişmelere paralel olarak uydu görütüleride büyük gelişmeler sağlamış ve hala geliştirme çabaları devam etmektedir. Başlagıçta düşük çözüürlüklü ( birkaç km ) uydu görütüleri meteorolojik gözlemler, okyausları icelemesi, büyük kara parçalarıı izlemesi gibi değişik amaçlar içi kullaılmaktaydı. Güümüzde ise yersel çözüürlüğü 50 cm i altıda uydu görütüleri temi edilebilmektedir. Yüksek çözüürlüklü uydu görütüleri güümüzde gerek özel sektörü gerekse kamu kuruluşlarıı vazgeçilmez veri kayağı halie gelmiştir. Çekildikleri ada gücel olmaları, sayısal olmaları ve temiide bir takım yasal egelleri olmaması gibi avatajlarıda dolayı yüksek çözüürlüklü uydu görütülerie ola talep her geçe gü artmaktadır. Uydu görütülerii e çok kullaa disiplilerde birisi de haritacılık sektörüdür. Bu sektörde uydu görütüleride yararlaarak orta ve büyük ölçekli haritaları üretilmesi, mevcut haritaları gücellemesie yöelik çalışmalar yapılmıştır. Harita üretimi ve mevcut haritaları gücellemeside uydu görütüleride elde edilecek koum doğruluğu öemlidir. Bu çalışmada; yüksek çözüürlüklü ( 50 cm ) GeoEye 1 moo uydu görütüsüü koum doğruluğuu belirlemesi amaçlamıştır. Çalışmaı amacıa uygu olacak şekilde görütü üzeride seçilebile keski duvar, bia ve parsel köşeleri ölçülmüştür. Ayı detaylar arazide hem elektroik aletle ve CORS TR ile ölçülmüştür. Karşılaştırma soucuda bulua ortalama hatalar, duvarlar içi ±71cm, bialar içi ±90cm ve parseller içi ±113cm dir Aahtar Sözcükler: Uzakta Algılama, Doğruluk Aalizi, Sayısal Yükseklik Modeli, Dijital Ortofoto ABSTRACT GEOMETRIC ACCURACY INVESTIGATION OF MONO GEOEYE 1 SATELLITE IMAGES Great developmets have bee obtaied regardig the satellite images i parellel with the techological improvemets ad these efforts are goig o. At the begiig low resolutio satellite images ( several km ) were used fort he purpose of meteorological observatio, ocea studies ad moitori of large mailad. However, owadays, it is possible to obtai satellite images uder 50 cm resolutio. High resolutio satellite images (HRSI) have bee idispesable data source for both private sector ad govermetal sector. Because, they are up to date, digital ad there is o restrictio i view of the legality. The demad for the high resolutio satellite images have bee icreasig day by day. Oe of the most importat areas usig the high resolutio satellite images is mappig sector. I this sector updatig of the existig maps, producig the middle ad big scaled maps have bee accomplished. Spatial accuracy very importat i producig maps ad up datig existig maps. I this studay, the aim is to obtai the spatial accuracy of high resolutio (50 cm) GeoEye 1 moo satellite images. I paralel aim of the study, wall corers, buildigs ad parcel corers have bee measured satellite images. The same objects also have bee measured at the field with total statio ad CORS TR. Least sequare errors of obtaied comparig results is ±71 cm for wall corers, 90 cm for buildigs, 113 cm for parcel corers. Keywords: Remote Sesig, Accuracy Aalysis, Digital Elevatio Model, Digital Orthophoto 1. GİRİŞ Başlagıçta düşük çözüürlüklü (1km ve daha fazla) uydu görütüleri iklim ve meteorolojik olaylar ile okyausları icelemek ve büyük kara parçalarıı görütülemek amacıyla kullaılmaktaydı ( Özbalmumcu ve Erdoğa,2001 ). Güümüzde uydu görütülerii çözüürlüğüü artması ( 1m ve altıda ) uydu görütülerie ola talebi arttırmıştır. So yıllarda pek çok ülke ve ticari kuruluşlar tarafıda geliştirile uydu tekolojileriyle; stereo görütü çekilebilmekte, yersel çözüürlüğü 1m i altıda ( 50cm 60cm) pakromatik (siyah beyaz) ve 2m i altıda rekli görütüler elde edilebilmektedir. Yüksek çözüürlüklü uydu görütüleri; çekildikleri ada gücel olmaları, sayısal olmaları, ayı bölgei kısa zama aralığıda (3 güde az) yeide görütülemesi ve yasal prosedürleri olmaması gibi avatajlarıda dolayı, güümüzde gerek özel sektörü gerekse kamu kuruluşlarıı vazgeçilmez veri kayağı halie gelmiştir. Yüksek çözüürlüklü uydu görütüleri yaygı olarak; haritacılıkta, yerel yöetimlerde, iletişimde, ormacılıkta, tarımda, doğal kayakları araştırılmasıda, afet yöetimide, askeri çalışmalarda, çevrei izlemesi ve Coğrafi Bilgi Sistemleri gibi birçok alada, birçok disipli tarafıda kullaılmaktadır. Yüksek çözüürlüklü uydu görütülerii e çok kullaa disiplilerde birisi de haritacılık sektörüdür. Bu sektörde yüksek çözüürlüklü uydu görütüleride yaralaarak orta ve büyük ölçekli haritaları üretilmesi, mevcut haritaları gücellemesie yöelik birçok çalışma yapılmış ve hala bu çalışmalar devam etmektedir. Söz kousu harita üretimi ve gücellemesi oluca, yüksek çözüürlüklü uydu görütülerii koum doğruluğu ö plaa çıkmaktadır. GeoEye 1

2 uydu görütüsüyle ilgili olarak (Kliparchuk ve Collis, 2010), 2007 yılıa ait stereo IKONOS uydu görütüsü ve ayı yere ait 2009 yılıa ait stereo GeoEye 1 uydu görütüsüü karşılaştırmışlar, bir heyela bölgeside meydaa gele değişiklikleri icelemişlerdir. (Capaldo ve ark.,2010) GeoEye 1 stereo görütüsüü geometrik ve sayısal yükseklik modeli doğruluğuu araştırmışlardır. (Fraser ve Ravabakhsh,2009, Meguro ve Fraser,2010) iki farklı test alaıda GeoEye_1 sreteo uydu görütüsüü geometrik doğruluğuu araştırmışlardır. (Mitchell ve MacNabb, 2010), yaptıkları çalışmada yüksek çözüürlüklü stereo uydu görütüleride türetile yükseklik haritalarıı doğruluğuu üzerie bir çalışma yapmışlardır. Yapıla çalışmalarda stereo görütüler kullaılmıştır. Bu çalışmada; yüksek çözüürlüklü ( 50cm ) moo GeoEye 1 uydu görütüsüü koum doğruluğuu araştırılmasıa yöelik bir uygulama yapılmıştır. 2. GEOEYE 1 UYDU GÖRÜNTÜSÜ VE SENSÖR ÖZELLİKLERİ GeoEye 1 uydu sesörü, ticari uzakta algılama sistemide kullaıla e gelişmiş tekolojik özelliklere sahip olarak GeoEye tarafıda geliştirilmiştir. Uydu sesörü 6 Eylül 2008 tarihide yörügesie yerleştirilmiştir. Yörüge yüksekliği yaklaşık 684 km olup, ağırlığı 1955 kg dır. İşletme ömrü 7 15 yıl arasıdadır. Yörüge hızı yaklaşık 7.5 km/saiye, yörüge tipi güeş sekroizasyolu olup peryodu 98 dakikadır. GeoEye 1, 0.41 m çözüürlükte pakromatik, 1.65m çözüürlükte çok batlı görütü alma özelliğie sahiptir. Bir objei yerii 3 m doğrulukta belirleyebilmekte ve ayı yeri 3 güde daha az bir sürede tekrar görütüleyebilmektedir. Sesördeki bu yeilik sayeside, her gü km2 i üzeride pa sharpeed çok batlı uydu görütüsü toplaabilmekte ve geiş alaları projeledirilmeside e iyi şekilde kullaılabilmektedir. Bazı kısıtlamalarda dolayı Amerika Birleşik Devletleri 0.5 m çözüürlük altıda görütü satışıa müsaade etmemektedir (URL1). 3. UYGULAMA 3.1 Çalışma Alaı, Arazi Büro Çalışmaları Bu çalışmada; yüksek çözüürlüklü ( 50 cm ) GeoEye 1 uydu görütüsüü koum doğruluğuu araştırılmasıa yöelik bir araştırma yapılmıştır. Çalışmada kullaıla GeoEye 1 uydu görütüsü 2009 yılıda çekilmiş 50 cm çözüürlüklü moo görütüdür. Temi edile moo görütü Koya ya yaklaşık 25 km. uzaklıkta Eğribayat mevkiii içie ala yaklaşık 8 (K G) x 13 (D B) km lik bir alaı kapsamaktadır. Çalışma alıda Eğribayat köy yerleşim alaı dışıda kala yerler tarım alalarıda ve dağlık bölgede oluşmaktadır. Yükseklik değişimi 990 m ile 1200 m arasıda değişmektedir. (Şekil 1). Görütü aşağıdaki coğrafi koordiatlar içide kalmaktadır. NN ENLEM ( ϕ ) BOYLAM ( λ ) A Sol üst köşe B Sağ alt köşe 38o o o o52 10 Şekil 1: Çalışma alaı Alıa uydu görütüleri topografik yükseklik farklarıda meydaa gele öteleme ya da başka bir ifadeyle görütüdeki detayları koumlarıda yatay olarak değişikliğe ede ola geometrik bozulmaya sahiptir. Bu geometrik bozulmayı düzeltmei yollarıda biride görütüü ortogoal olarak düşeye çevrilmesidir yai ortorektifikasyoudur. Ortorektifikasyo işlemii yapılabilmesi içi görütü alaıa ait uygu dağılımda yer kotrol oktalarıa ve sayısal

3 yükseklik modelie (SYM) ihtiyaç vardır. Bu çalışmada uydu görütüsü üzeride uygu dağılımda olacak şekilde tabii keski seçilebile detaylarda ( yol kesişimi, belirgi sabit detay köşeleri v.b) 8 adet yer kotrol oktası belirlemiştir (Şekil2). Arazide bu oktalar TUSAGA AKTİF ( CORS TR ) yötemiyle ölçülmüştür. Seçile 8 oktada ikiside bu yötemle ölçü yapılamadığı içi yerleri değiştirilmiştir (Şekil 3). Sürekli Gözlem Yapa GPS İstasyoları Ağı ve Ulusal Datum Döüşümü Projesi (TUSAGA Aktif / CORS TR) İstabul Kültür Üiversitesi (İKÜ) yürütücülüğüde ve Harita Geel Komutalığı (HGK) ile Tapu ve Kadastro Geel Müdürlüğü (TKGM) müşterek müşteri olmak üzere 08 Mayıs 2006 tarihide başlamış olup, Mayıs 2009 itibariyle tamamlaarak proje ile oluşturulacak sistem faaliyete geçirilmiştir. Projei öcelikli hedefleri, tüm Türkiye de 147 (KKTC de 4 adet dahil) sabit GPS istasyou kurularak Gerçek Zamalı Kiematik (GZK) düzeltme verileri üretmek, bu verilerle gerçek zamalı ve satimetre mertebeside hassas koumlama yapmaya olaak sağlamak ve farklı koordiat sistemleri arasıdaki (ED50/WGS 84) döüşüm parametrelerii hassas olarak belirleyerek kadastral, haritacılık ve jeodezik çalışmalar başta olmak üzere savuma ve kalkıma amaçlarıa yöelik koum bilgisi sağlamaktır (Erka ve ark. 2010). CORS TR ile ilgili detaylı açıklama (Yıldırım ve ark. 2007) ve ulusal GNSS ağları kurulurke; işletme, mevzuat, yöetim, idari ve tekik koularda kouyla ilgili tüm tarafları görüşlerii de alıarak uygulaacağı bir ortam oluşturulması ve sistemi tabaa olabildiğice çok yayılmasıı sağlaması e yararlı yötem olacağıyla ilgili öeriler (Kahveci, 2009) buluabilir. Şekil 2: Görütü üzeride yer kotrol oktaları dağılımı Şekil 3: CORS TR ile ölçü yapılamaya oktalar

4 Ayrıca sayısal yükseklik modeli içi SRTM ( Shutle Radar Topography Missio ) verileride yararlaılmıştır. SRTM Amerika NASA kurumu tarafıda yaklaşık 60 derece kuzey ve güey elemleri arasıda kala tüm kara parçalarıı sürekli ve yüksek çözüürlüklü sayısal yükseklik modelii elde etmek amacıyla geliştirilmiş bir projedir. Çalışma alaıa ait SRTM verileri 90 m aralıklı grid verileridir (Bildirici ve ark. 2008). Oluşturula sayısal yükseklik modeli (Şekil 4) ve belirlee yer kotrol oktaları yardımıyla ERDAS yazılımı kullaılarak görütüü ortorektifikasyo işlemi yapılmıştır. Yapıla ortorektifikasyo işlemide 0.6 piksel doğruluğa ulaşılmış, görütüde dijital ortofoto harita üretilmiştir. Ayrıca çalışma alaıı 3 boyutlu modeli oluşturulmuştur (Şekil 5). Şekil 4. SRTM veriside üretile sayısal yükseklik modeli Şekil 5. Çalışma alaıı 3 boyutlu görütüsü

5 Öcede koordiatları bilie ( Bialar elektroik takeometre ile açık alalar CORS TR ile ölçülmüştür) detay oktalarıı koordiatları üretile dijital ortofoto harita üzeride yeide belirlemiştir. Ayı oktaları ölçüle ve okua koordiatları karşılaştırılmış, Vy ve Vx farkları alıarak ortalama koum hatası hesaplamıştır. Karşılaştırmada duvar, bia ve parsel köşeleri ayrı ayrı değerledirilmiştir. Karşılaştırma soucu elde edile Y ve X yöüdeki hatalar ile karesel ortalama hata; m = ± x m = ± Y m = ± p V = Y Y Y G K V = X X X G K [ V V ] X X [ V V ] Y Y [ V V + V V ] X X Y Y eşitlikleri ile hesaplamıştır. Bu eşitliklerdeki; YK, X K : Referas alıa okta koordiatları YG, X G : Dijital Ortofoto ile belirlemiş okta koordiatları m x m y m p : X yöüdeki karesel ortalama hata : Y yöüdeki karesel ortalama hata : Koum ortalama hatası : Nokta sayısıı (1) (2) (3) (4) göstermektedir (Yıldız ve ark. 1993). Karşılaştırma souçları tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1: Karşılaştırma Souçları Yötem Karesel ortalama hatalar Nokta sayısı my(cm) mx(cm) mp(cm) Duvar Dijital Ortofoto ±59 ±40 ±71 33 Bia Dijital Ortofoto ±62 ±65 ±90 Parsel Dijital Ortofoto ±80 ±80 ± SONUÇ VE ÖNERİLER So yıllarda pek çok ülke ve ticari kuruluşlar tarafıda geliştirile uydu tekolojileriyle; stereo görütü çekilebilmekte, yersel çözüürlüğü 1m i altıda ( 50cm 60cm) pakromatik (siyah beyaz) ve 2m i altıda rekli görütüler elde edilebilmektedir. Yüksek çözüürlüklü uydu görütüleride harita üretimi ve gücelleme çalışmaları yapılacaksa koum doğruluğu ö plaa çıkmaktadır. Bu amaçla yapıla çalışmada 0.5 m çözüürlüklü moo GeoEye 1 uydu görütüsüde elde edilecek koum doğruluğu araştırılmıştır. Araştırmada görütü üzeride seçilebile keski detaylarda, duvarlarda ±71cm, bialarda ±90cm ve parsellerde ±113cm ortalama koum doğruluğua ulaşılmıştır. Seçile bialar köy yerleşim alaıda olduğuda tek katlıdır. Parsellere ait ortalama koum hatasıı yüksek çıkması;

6 parsel sıırlarıı geiş olması (1 2m), parselleri birbiride ayıra tam belirgi sıır işaretlerii olmamasıda kayakladığı düşüülmektedir. Çalışıla görütü moo görütü olduğu içi dijital ortofoto üretimi içi yer kotrol oktalarıa ve sayısal yükseklik modelie ihtiyaç vardır. Bilhassa görütü üzeride dağlık kesimlerde uygu dağılımda yer kotrol oktası belirlemek zordur. Bu da üretilecek dijital ortofoto doğruluğuu olumsuz yöde etkilemektedir. Kullaıla sayısal yükseklik modeli SRTM verileride üretilmiştir. Farklı kayaklarda (arazi ölçmeleri, 1/5000 ve daha büyük ölçekli topografik haritalar ) üretile yüksek çözüürlüklü SYM ile elde edilecek koum doğruluğu daha iyi olacaktır. CORS TR yötemi zama ve maliyet açısıda haritacılık mesleğie büyük kolaylıklar getirmiştir. Fakat bazı durumlarda CORS TR ile ölçüm yapılamamaktadır (Telefou çekmediği yerlerde). Tekik altyapıı güçledirilmesiyle bu olumsuzlukları aşılacağı düşüülmektedir. Böyle durumlarda alteratif ölçme yötemleriyle ölçüleri yapmak gerekmektedir. Bu da çalışma zamaıı ve maliyetii artırmaktadır. 1 m ve altıda doğruluk isteye çalışmalarda (harita üretimi ve gücellemesi) yüksek çözüürlüklü (0.5m) GeoEye 1 moo uydu görütüsüde faydalaılabileceği soucua ulaşılmıştır. KAYNAKLAR Özbalmumcu, M. ve Erdoğa, M., 2001,Uzakta Algılama Amaçlı Uydu Görütüleme Sistemleri, Harita Dergisi,Ocak2001,Sayı125,Akara. Kliparchuk, K. Collis, D., 2010, Evaluatıo Of Stereoscopıc Geoeye 1 Satellıte Imagery To Assess Ladscape Ad Stad Level Characterıstıcs, The 2010 Caadia Geomatics Coferece ad Symposium of Commissio I, ISPRS, Jue , Calgary,Alberta, CANADA. Capaldo, P., Crespi, M., Vedictis, L.D., Fratarcageli, F., Murchio, G., Nascetti, A., ad Pieralice, F., 2010, Geometric Potetiality of GeoEye 1 I Track Stereo Pairs ad Accuracy Assessmet of Geerated Digital Surface Models, Remote Sesig for Sciece, Educatio, ad Natural ad Cultural Heritage, page C.S.Fraser ve M.Ravabakhsh, 2009, Georeferecig Accuracy of GeoEye 1 Imagery, Photogrametric Egieerig &Remote Sesig, page Y. Meguro, C.S.Fraser, 2010, Georeferecig Accuracy Of Geoeye 1 Stereo Imagery: Experieces I A Japaese Test Field, Iteratioal Archives of the Photogrammetry, Remote Sesig ad Spatial Iformatio Sciece, Volume XXXVIII, Part 8, Kyoto Japa. G, Mitchell, K, MacNabb, 2010, High Resolutio Stereo Satellite Elevatio Mappig Accuracy Assessmet, ASPRS 2010 Aual Coferece Sa Diego, Califoria, April 26 30, 2010 Y. Erka, B. Aktuğ, O. Lek, E. Parmaksız,İ. Mert, H.Bacalı, 2010, Tusaga Aktif (Cors Tr) Sistemi Ve Atmosferik Çalışmalara Ait Ö Souçlar, 1. Meteoroloji Sempozyumu, Mayıs Akara. Ö. Yıldırım, S. Bakıcı, A. Cigöz, Y. Erka, E. Gülal, A. A. Didar, 2007, TUSAGA AKTİF (CORS TR) PROJESİ VE ÜLKEMİZE KATKILARI, TMMOB Harita ve Kadastro Mühedisleri Odası Ulusal Coğrafi Bilgi Sistemleri Kogresi 30 Ekim 02 Kasım 2007, KTÜ, Trabzo. M. Kahveci, 2009., Gerçek Zamalı Ulusal Sabit GNSS (CORS) Ağları ve Düşüdürdükleri, hkm Jeodezi, Jeoiformasyo ve Arazi Yöetimi Dergisi 2009/1 Sayı 100. Bildirici, I.O., Ustü, A., Ulugteki, N., Selvi, H.Z., Abbak,R.A., Bugdayci, I., Dogru,A.O., Yerel Yükseklik Bilgileriyle Desteklemiş SRTM Verileri Kullaılarak Türkiye İçi 3 3 Çözüürlüklü Sayısal Yükseklik Modelii Oluşturulması. TÜBİTAK Projesi No: 106Y130. Yıldız, F., İal, C., Erdi., A., 1993, Grafik Kadastral Amaçlı Paftaları Sayısallaştırılmasıda Hassasiyet Araştırması, S.Ü. Uluslararası Bilgisayar Uygulamaları Sempozyumu, 9 10 Hazira, Koya. URL1, sesors/geoeye 1.html, 2010.