Computer-assisted 3D terrain analysis using high-resolution imagery and digital elevation data

Troy A.M. Zimmer, Lynden A. Penner

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: W2-A

ABSTRACT: 3D terrain analysis from stereoscopic viewing of contact air photo prints has long been a staple tool for engineers and geoscientists working on a wide range of engineering, geoscience and resource development applications. However, advances in the availability and quality of digital air photos and satellite images, coupled with increasingly improved digital elevation models (DEMs), have led to the development of new techniques for viewing the landscape in three dimensions. Two relatively easy to apply techniques are the creation of 3D colour anaglyphs from digital stereo pairs and from imagery "draped" over digital elevation data. The usefulness of these techniques for different applications depends largely on the spatial and spectral resolution of the datasets and study objectives. Case study examples drawn from recent consulting projects illustrate the level of terrain detail and interpretive indicators that can be derived from digital products. These range from regional scale multispectral satellite images to high resolution aerial images, and from widely available regional digital elevation data to detailed bare earth LiDAR data. While most 3D views built from digital datasets do not match the level of terrain detail available from stereoscopic examination of traditional film contact prints, significant advances have been made in recent years. As a result, working in digital formats provides strong incentives for utilizing these formats. These advantages include an array of tools to aid 3D visualization (e.g., oblique 3D images, 2D cross-sections, simulated flythroughs), the ability to utilize spectral analysis for specialized applications, immediate access to up-to-date high resolution views of areas of interest, and efficiencies gained from mapping within a GIS environment.

RÉSUMÉ: Pour longtemps les ingéniers et géoscientifiques ont utilisé les photos aériennes pour l'analyse de terrain en trois dimensions. Ces techniques sont utilisées pour divers applications en ingénierie, geoscientifiques et le développement des resources. Cependant, les avances en disponibilité et qualité des photos aériennes numériques et images satellite, et aussi des modèles numerique d'élévation améliorés, ont amené à la développement de nouvelles techniques pour examiner le paysage en trois dimensions. Il y a deux techniques qui sont relativement facile à appliquer. Premièrement, c'est la création d'anaglyphe en trois dimensions, utilisant des couples stéréoscopiques numériques et deuxièmement , c'est l'analyse des images superposées sur données numeriques d'élévations. L'utilité des ces techniques pour divers applications dépend sur la résolution spatiale et spectrale de l'ensemble de données, et sur les objectifs de l'étude. Les examples d'études de cas pris de projects de consultation recent montrent le niveau de détail de terrain, et les indicateurs d'interprétations qui peuvent être dérivés des produits numériques. Il peut s'agir des images satellite multispectrale à l'échelle régionale, jusqu'à des photographies aériennes haute resolution. Aussi, il peut s'agir de données numériques d'élévation qui sont largement disponibles, jusqu'à des données de LiDAR montrant une image détaillée de terre nue. Tandis que le plupart de vues en trois dimensions construits de données numériques n'égale pas le niveau de détail disponible par l'examen stéreoscopique de photos aériennes traditionnel, pendant ces dernières années nous avons vu des avancées significatives. À la suite, le travail en format numérique donne de fortes incitations pour utiliser ces formats. Les avantages comprendent divers outils pour aider avec la visualisation en trois dimensions (par exemple, les images en trois dimensions obliques, les coups transversals en deux dimensions, les vols simulés), l'abilité d'utiliser l'analyse spectral pour des applications spécialisées, l'accès immediate au vues, à jour, en haute resolution pour les domains d'intérêt et l'éfficacité atteint par travailler dans un environnement de SIG. 1 INTRODUCTION

Please include this code when submitting a data update: GEO2010_194

Access this article:
Canadian Geotechnical Society members can access to this article, along with all other Canadian Geotechnical Conference proceedings, in the Member Area. Conference proceedings are also available in many libraries.

Cite this article: