Automatisierte Interpretation von optischen Satellitenaufnahmen urbaner Gebiete anhand von Simulationsverfahren

Abstract

In dieser Masterarbeit wird der Simulator GeoRayOpt ausgearbeitet, der eine visuelle Interpretation optischer Satellitenbilddaten urbaner Gebiete ermöglicht. Der entwickelte Simulator basiert auf dem bereits existierenden Simulator GeoRaySAR und erlaubt die Simulation und Geokodierung optischer Bilder ausgehend von vorhandenen dreidimensionalen Geodaten und den Metadaten einer optischen Satellitenaufnahme. Die Zuweisung raumbezogener Informationen schafft die Voraussetzung für einen direkten Vergleich mit dem originalen optischen Satellitenbild. Aufbauend auf die beiden Simulatoren GeoRaySAR und GeoRayOpt wird eine vollautomatische Simulationsumgebung entwickelt, die es ermöglicht, je nach Eingangsdaten, eine Szeneninterpretation von Satellitenaufnahmen unterschiedlichen Sensortyps vorzunehmen. Neben dem hochaufgelösten optischen Satellitenbild einer bestimmten Szene, das die Informationen bezüglich der Aufnahmegeometrie während der Bilderfassung liefert, dient ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) derselben Szene als Datengrundlage für die Simulationsumgebung. Durch die Zerlegung des DOMs in ein normalisiertes Digitales Oberflächenmodell (nDOM) und ein Digitales Geländemodell (DGM) stehen drei verschiedene digitale Modelle zur Verfügung, welche die Geometrie der zu simulierenden Szene in unterschiedlicher Art und Weise beschreiben. Die auf Basis dieser drei Modelle resultierenden Simulationsergebnisse werden im Anschluss miteinander kombiniert, um unterschiedliche Binärbildmasken zur Analyse des Bildinhalts der jeweiligen urbanen Szene zu erstellen. Diese Informationen können vor allem für Veränderungsanalysen dicht besiedelter Städte von Nutzen sein. Die semantische Klassifikation verschiedener Bildbereiche kann die zur Durchführung der Analysen verwendete Datengrundlage verfeinern. Der Simulator trägt daher zur Verbesserung der Bewertung von Veränderungen städtischer Regionen bei. Der Umfang dieser Masterarbeit reicht von der Beschreibung der relevanten Grundlagen und der Darstellung der entwickelten Methodik des GeoRayOpt Simulators über dessen Anwendung auf konkrete Beispielszenarien und der Generierung verschiedener Binärbildmasken zur Bildinterpretation bis hin zur Erarbeitung von Anwendungsmöglichkeiten.