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Towards a Large-Scale 3D Modeling of the Built Environment - Joint Analysis of TanDEM-X, Sentinel-2 and Open Street Map Data

Esch, Thomas und Zeidler, Julian und Palacios Lopez, Daniela und Marconcini, Mattia und Roth, Achim und Mönks, Milena und Leutner, Benjamin und Brzoska, Elisabeth und Metz-Marconcini, Annekatrin und Bachofer, Felix und Loekken, Sveinung und Dech, Stefan (2020) Towards a Large-Scale 3D Modeling of the Built Environment - Joint Analysis of TanDEM-X, Sentinel-2 and Open Street Map Data. Remote Sensing, 12 (15), Seiten 1-21. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs12152391. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
9MB

Kurzfassung

Continental to global scale mapping of the human settlement extent based on earth observation satellite data has made considerable progress. Nevertheless, the current approaches only provide a two-dimensional representation of the built environment. Therewith, a full characterization is restricted in terms of the urban morphology and built-up density, which can only be gained by a detailed examination of the vertical settlement extent. This paper introduces a methodology for the extraction of three-dimensional (3D) information on human settlements by analyzing the digital elevation and radar intensity data collected by the German TanDEM-X satellite mission in combination with multispectral Sentinel-2 imagery and data from the Open Street Map initiative and the Global Urban Footprint human settlement mask. The first module of the underlying processor generates a normalized digital surface model from the TanDEM-X digital elevation model for all regions marked as a built-up area by the Global Urban Footprint. The second module generates a building mask based on a joint processing of Open Street Map, TanDEM-X/TerraSAR-X radar images, the calculated normalized digital surface model and Sentinel-2 imagery. Finally, a third module allocates the local relative heights of the normalized digital surface model to the building structures provided by the building mask. The outcome of the procedure is a 3D map of the built environment showing the estimated local height for all identified vertical building structures at 12 m spatial resolution. The results of a first validation campaign based on reference data collected for the seven cities of Amsterdam (NL), Indianapolis (US), Kigali (RW), Munich (DE), New York (US), Vienna (AT), and Washington (US) indicate the potential of the proposed methodology to accurately estimate the distribution of building heights within the built-up area.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/135716/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Towards a Large-Scale 3D Modeling of the Built Environment - Joint Analysis of TanDEM-X, Sentinel-2 and Open Street Map Data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Esch, ThomasThomas.Esch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5868-9045NICHT SPEZIFIZIERT
Zeidler, JulianJulian.Zeidler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9444-2296NICHT SPEZIFIZIERT
Palacios Lopez, DanielaDaniela.PalaciosLopez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6302-2491NICHT SPEZIFIZIERT
Marconcini, MattiaMattia.Marconcini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5042-5176NICHT SPEZIFIZIERT
Roth, AchimAchim.Roth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mönks, MilenaMilena.Moenks (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leutner, BenjaminBenjamin.Leutner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6893-2002NICHT SPEZIFIZIERT
Brzoska, ElisabethElisabeth.Brzoska (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Metz-Marconcini, AnnekatrinAnnekatrin.Metz-Marconcini (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-3896-4705136997100
Bachofer, FelixFelix.Bachofer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6181-0187NICHT SPEZIFIZIERT
Loekken, SveinungESANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dech, StefanStefan.Dech (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Juni 2020
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3390/rs12152391
Seitenbereich:Seiten 1-21
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:MDPI 2020
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:global; 3D; building model; built-up density; TanDEM-X; TerraSAR-X; Sentinel-2; Open Street Map
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Dynamik der Landoberfläche
Hinterlegt von: Esch, Dr.rer.nat. Thomas
Hinterlegt am:14 Sep 2020 10:17
Letzte Änderung:25 Okt 2023 08:34

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