The Effect of Various Interpolation Methods Applied at Aerial Lidar Data on DTM Accuracy

Abstract

Many application areas have approved Digital Terrain Models (DTM) as a subject. It is primarily used in many sectors, such as civil engineering studies, geographical information systems. When producing DTMs, they should be fast-produced, as they should always be up-to-date, sufficient accuracy for users and economical to manufacture. One of the essential factors affecting the accuracy of DTM is the selected interpolation method. In this study, weighted average interpolation, polynomial interpolation, multi quadratic interpolation, linear interpolation in the network of triangles, small curvature surface interpolation, and the nearest neighbor interpolation methods were explained theoretically and then the points of the area were tested in the model with the Surfer program. The comparison of standard deviation results of these six different interpolation methods, which are frequently used in DTM studies in the literature, is the most crucial purpose of the study. A sigma test was used to eliminate unsuitable measurements on the results. Then, two different areas were determined, with a total of 1250 points in a fixed area on the investigated area. The number of bases and samples for these areas are arranged differently. Then, using each interpolation method, the land model was reexamined, and the result between them was evaluated. As a result of the researches, it is discovered that the weighted-average method gives better results than others.

Sayısal Arazi Modelleri (SAM), konu olarak birçok uygulama alanı tarafından benimsenmiştir.Özellikle sivil amaçlı mühendislik çalışmaları, coğrafi bilgi sistemleri gibi çeşitli sektörlerde kullanılmaktadır. SAM’ların üretimi yapılırken, daima güncel olması gerektiği için hızlı üretilebilir olmalı, kullanıcılar için yeterli doğrulukta olmalı ve üretimi ekonomik olmalıdır. SAM'ın doğruluğunu etkileyen önemli faktörlerden birisi, tercih edilen enterpolasyon yöntemidir. Bu çalışmada ağırlıklı ortalama ile enterpolasyon, polinom enterpolasyon, multikuadrik enterpolasyon, üçgenler ağında lineer enterpolasyonu, küçük eğrilikli yüzey enterpolasyonu ve en yakın komşu enterpolasyon yöntemleri öncelikle teorik olarak açıklanmıştır ardından endüstriyel yazılımla araziye ait noktalar modelde test edilmiştir. Literatürde SAM çalışmalarında sık kullanılan bu altı farklı enterpolasyon yöntemlerine ait standart sapma sonuçlarının karşılaştırılması yapılan çalışmada en önemli amaçtır. Sonuçlar üzerinde uyuşumsuz ölçülerin ayıklanması için sigma testi uygulanmıştır. Sonra, çalışılan arazi üzerinde sabit bir alan içerisinde toplamda 1250 nokta olacak şekilde, iki farklı alan belirlenmiştir. Bu alanlar için dayanak ve örneklem sayıları farklı olarak ayarlanmıştır. Daha sonra her bir enterpolasyon yöntemi kullanılarak, arazi modeli tekrar incelenmiş ve aralarındaki sonuç değerlendirilmiştir. Araştırmalar sonucunda ağırlıklı ortalama yöntemin diğerlerine göre daha iyi sonuç verdiği tespit edilmiştir.