Přesnost dodávaných dat

Pokračující technologický rozvoj v oblasti družicového dálkového průzkumu Země se projevuje nejen ve zlepšování prostorového a spektrálního rozlišení družicových snímků nebo v narůstající flexibilitě a mapovací kapacitě družicového senzoru ale také ve zvyšující se polohové přesnosti dodávaných produktů.

Moderní družicové systémy umožňují podrobné a velmi přesné sledování pohybu družice na oběžné dráze a rychlou korekci polohy družice v případě jejího odchýlení z ideální dráhy. Každý pořízený družicový snímek je vybaven podrobnými metadaty, které popisují stav družicového senzoru a polohu družice v okamžiku pořízení dat. To umožňuje zlepšit radiometrickou kvalitu a přesnost lokalizace dodávaných produktů a současně zvýšit přesnost následného zpracování, jakým je například ortorektifikace nebo multitemporální vyhodnocení družicových dat.

 

Družicová data s velmi vysokým rozlišením


Družicová data velmi vysokého rozlišení jsou data s prostorovým rozlišením okolo 1 metru. Z rozlišovací schopnosti příslušného družicového senzoru (tj. rozměru nejmenšího objektu, jaký je tímto senzorem rozeznatelný) je pak odvozena velikost pixelu (tj. nejmenšího obrazového elementu) dodávaných digitálních dat. V současné době se prostorové rozlišení běžně dostupných družicových dat velmi vysokého rozlišení pohybuje od 1 metru až do 0.5 metru.

Provozovatelé družic nabízejí družicová data v různých úrovních zpracování (liší se především polohovou přesností a cenou):

  • úroveň Basic (Základní)

Představuje nejnižší úroveň zpracování a je nabízena pouze některými poskytovateli družicových dat. Tato data prošla korekcí radiometrie a senzoru, nejsou však provedeny žádné geometrické korekce. Na základě uživatelem požadované polohové přesnosti je pak možné vybrat typ a způsob geometrického zpracování. Výhodou dat úrovně Basic je možnost dodávat data i ve větších celcích, než je velikost jedné standardní družicové scény.

  • úroveň Standard

Představuje střední úroveň zpracování (u dat dodávaných společností GeoEye se tato úroveň nazývá Geo). Na těchto datech jsou již provedeny korekce radiometrie, senzoru i korekce geometrické. Data jsou převedena do vybrané mapové projekce (např. UTM). Nejsou zde provedeny korekce zkreslení z výškových rozdílů, ale celá scéna je umístěna na střední nadmořskou výšku, jejíž hodnota je uvedena v doprovodných metadatech. Polohová přesnost tohoto produktu (bez zkreslení vlivem výškových rozdílů) je popisována polohovou chybou CE90. Hodnota CE90 znamená, že pro 90% bodů na snímku nebude polohová odchylka (rozdíl mezi polohou odečtenou ze snímku a polohou skutečnou) přesahovat uvedenou hodnotu.

Přesnost dat úrovně Standard pro běžná družicová data s velmi vysokým rozlišením:

Družice Provozovatel Rozlišení PAN / MS Polohová přesnost (CE90)
Ikonos GeoEye 1 m / 4 m 15 m
QuickBird DigitalGlobe 0.6 m / 2.4 m 23 m
WorldView-1 DigitalGlobe 0.5 m / n.a. 6.5 m
GeoEye-1 GeoEye 0.5 m / 2 m 5 m
WorldView-2 DigitalGlobe 0.5 m / 1.84 m 6.5 m

Tyto odchylky platí pro střední nadmořskou výšku v daném území. U míst s jinou nadmořskou výškou vzniká ještě zkreslení z výškových rozdílů. Toto zkreslení je závislé na velikosti výškového rozdílu každého místa vůči střední nadmořské výšce (čím větší rozdíl, tím větší odchylka) a na úhlu pořízení scény (šikmější úhel pořízení znamená větší výslednou odchylku). Pro běžná data velmi vysokého rozlišení dosahuje polohové zkreslení hodnoty zhruba ½ výškového rozdílu. Podrobný popis polohových chyb, jejich příčin a možnosti odstranění najdete zde.

Data úrovně Standard sice mají nižší polohovou přesnost než data úrovně Ortho, ale nabízejí za výrazně nižší cenu nejširší možnosti dalšího zpracování, včetně dalšího zpřesňování podle aktuálních potřeb a možností objednatele. Při kvalitním zpracování lze dosáhnout i mnohem lepší přesnosti, než je přesnost komerčně nabízených produktů úrovně Ortho. Data úrovně Standard (Geo) jsou proto nejžádanější a nejčastějí objednávaná družicová data.

  • úroveň Ortho

Představuje nejvyšší úroveň zpracování. Tato data vycházejí z dat úrovně Standard, jsou ale opravena o vliv výškových rozdílů na základě digitálního výškového modelu a jejich polohová přesnost je dále zlepšena přidáním vlícovacích bodů (tj. bodů o známých obrazových a prostorových souřadnicích). Data úrovně Ortho jsou zpravidla nabízeny v několika kategoriích podle dosažené polohové přesnosti. Pro vyšší úrovně přesnosti bývá často po zákazníkovi požadováno, aby dodal vlastní podklady (zejm. zaměřené vlícovací body, případně digitální model terénu).

Přesnosti dat úrovně Ortho pro běžná družicová data s velmi vysokým rozlišením:

Provozovatel Družice Úroveň Polohová přesnost (CE90)
GeoEye Ikonos, GeoEye-1 GeoProfessional 10 m
Precision° 4 m
DigitalGlobe QuickBird, WorldView-1, WorldView-2 Display 25.4 m
Mapping 10.2 m
Precision 4.2 m

° pro úroveň Precision jsou od zákazníka požadovány vlícovací body, výškový model DEM může být vytvořen z družicových stereosnímků

V případě nákupu dat v úrovni Ortho je důležité si uvědomit, že přesnost dodaných produktů je dána přesností a podrobností podkladů použitých při zpracování (tj. výškový model a vlícovací body). Další dodatečné zpřesňování těchto produktů, například v případě získání podrobnějšího výškového modelu nebo zaměření dalších vlícovacích bodů, už není možné.

V případě zájmu o objednání dat úrovně Ortho je vhodné zvážit, zda není výhodnější objednat data nižší úrovně a jejich ortorektifikaci řešit využitím našich služeb. Pro toto rozhodnutí je vhodné zvážit následující aspekty:

  • cenu požadovaného produktu

Cena dat úrovně Ortho je vyšší než cena dat úrovně Standard nebo Basic, objednání dat nižší úrovně a jejich zpracování dodavatelskou formou bývá zpravidla levnější.

  • dodání více produktů

Objednání dat úrovně Standard nebo Basic umožňuje opakované zpracování podle potřeb zákazníka. Jedná se např. o možnost zlepšení přesnosti produktů v případě dodatečného zpřesnění vstupních dat (vlícovací body, DEM), přesnější zpracování v případě dokoupení dalších družicových dat (rozšíření zájmového území, zpracování dat pořízených v jiném časovém horizontu), oddělené zpracování panchromatických a multispektrálních dat (potřebné pro automatizované klasifikační postupy), apod.

  • požadavek na maximální polohovou přesnost

V případě, že jsou pro zájmové území dostupná podkladová data s vysokou přesností, je možné připravit ortofotomapy s přesností vyšší, než je garantovaná přesnost Ortho produktů úrovně Precision. Polohová přesnost takového ortofota pak může dosahovat až hodnot odpovídajících dvojnásobku prostorového rozlišení zpracovávaných dat.

Další informace o problematice polohové přesnosti družicových dat najdete v sekci DPZ:

  • podrobný popis geometrie družicových dat, polohových chyb, jejich příčin a možností jejich odstranění najdete zde
  • podrobnosti o možnostech a metodách ortorektifikace družicových dat s velmi vysokým rozlišením najdete zde.

Přesnost družicových dat s velmi vysokým rozlišením – shrnutí
Současná družicová data velmi vysokého rozlišení úrovně Standard jsou s poměrně dobrou přesností okolo deseti metrů souřadnicově umístěna do mapové projekce UTM a lze je proto ihned používat jako aktuální podrobná přehledová data pro prakticky jakékoliv území na Zemi. Pokud základní přesnost nedostačuje nebo je v zájmovém území příliš velké zkreslení způsobené výškovými poměry, je možné dále zlepšit polohovou přesnost ortorektifikací. Jako podklady pro ortorektifikaci slouží souřadnice vlícovacích bodů (nejčastěji zaměřené dostatečně přesnou aparaturou GPS) a digitální výškový model. Přesnost výsledného ortofota se pak odvíjí od přesnosti těchto podkladů a pokud splňují všechny náležitosti, lze dosáhnout výsledné přesnosti v řádu velikosti obrazových pixelů, tedy cca 1 metr.
 

nahoru