Diese Arbeit stellt ein Verfahren zur automatischen Extraktion von Straßennetzen aus optischen Satellitenbilddaten und Methoden zurBewertung von Extraktionsergebnissen vor. Dabei wird dieNetzwerkeigenschaft von Straßen explizit für ihre Extraktiongenutzt. Die Bewertung umfaßt sowohl die Bewertung der Richtigkeit derextrahierten Straßen anhand aus der Literatur bekannter Maße, als auch dieBewertung der Netzwerkeigenschaft des extrahierten Straßennetzesanhand neu entwickelter Maße. Die praktischen Untersuchungen zeigen, daßsich die Nutzung der Netzwerkeigenschaft von Straßen für ihreExtraktion in einer stark verbesserten Netzwerkeigenschaftder Extraktionsergebnisse niederschlägt. Als Eingangsdaten dienen optische Luft- oder Satellitenbilddaten miteiner Bodenpixelgröße von ca. 2 m x 2 m und ggf. mehreren spektralen Kanälen. Das Verfahren zur Straßenextraktion besteht aus zwei Teilschritten:der vorläufigen Extraktion und der Verbesserung der Extraktion. Imersten Schritt wird ein vorläufiges Straßennetz extrahiert. Daszugrundeliegende Modell beinhaltet neben lokalen (Radiometrie) undregionalen (Geometrie) Aspekten insbesondere die globaleVerbindungsfunktion von Straßen (Topologie). Diese Eigenschaft vonStraßennetzen wird durch die Suche nach langen, zusammenhängendenStraßenstücken realisiert. Im zweiten Schritt erfolgt die Verbesserungdes vorläufig extrahierten Straßennetzes aufgrund weitererNetzwerkeigenschaften. Zwei wesentliche Eigenschaften vonStraßennetzen werden hierfür eingesetzt. Zum einen ist das Straßennetzunter gewissen Randbedingungen so optimiert, daß man von einembeliebigen Punkt aus jeden anderen Punkt des Straßennetzes aufmöglichst kurzem Weg erreichen kann. Dies ist ein wesentlicherGrund für die Netzstruktur von Straßen und damit eine wesentlicheNetzwerkeigenschaft, die durch die Analyse von Pfadlängen innerhalbdes vorläufig extrahierten Straßennetzes für die Verbesserunggenutzt wird. Andererseits wird die Netzstruktur von Straßen erst durchKreuzungen ermöglicht, da sie unterschiedliche Straßen miteinanderverbinden. Durch eine explizite Rekonstruktion der Kreuzungen könnenFehler der vorläufigen Extraktion eliminiert und ein optischansprechendes und topologisch korrektes Ergebnis erzielt werden.Die Bewertung der Extraktionsergebnisse erfolgt durch einen Vergleichmit Referenzdaten. Zuerst werden die Extraktionsergebnisse und dieReferenzdaten einander zugeordnet. Aus den Zuordnungsergebnissenwerden Qualitätsmaße zur Bewertung der Extraktion abgeleitet. DieBewertung wird für Straßen und Kreuzungen separat durchgeführt. Indieser Arbeit wird ein neues Verfahren zur Bewertung der Netzwerkeigenschaften der Extraktionsergebnisse entwickelt. Es basiert einerseits auf der Analyse von Pfadlängen und andererseits auf der Topologie der Extraktionsergebnisse, jeweils im Vergleich zu den Referenzdaten. Esergänzt die bestehenden Arbeiten zur Bewertung von Extraktionsergebnissen um den für Straßennetze wichtigen Bereich der Netzwerkeigenschaften.Anhand experimenteller Untersuchungen wird die Leistungsfähigkeit derentwickelten Verfahren nachgewiesen. Hierfür werden exemplarisch anhandeines Beispiels der Ablauf der Extraktion dargestellt sowie dieErgebnisse bewertet und diskutiert. Im Anschluß werden die Stärken und Schwächen der entwickelten Verfahren diskutiert. Ein Ausblick schließt die Arbeit ab.     «

Diese Arbeit stellt ein Verfahren zur automatischen Extraktion von Straßennetzen aus optischen Satellitenbilddaten und Methoden zurBewertung von Extraktionsergebnissen vor. Dabei wird dieNetzwerkeigenschaft von Straßen explizit für ihre Extraktiongenutzt. Die Bewertung umfaßt sowohl die Bewertung der Richtigkeit derextrahierten Straßen anhand aus der Literatur bekannter Maße, als auch dieBewertung der Netzwerkeigenschaft des extrahierten Straßennetzesanhand neu entwickelter Maße. Die praktischen...     »

This thesis presents an approach for the automatic extraction of road networks from optical satellite imagery and for the evaluation of the extraction results. For the extraction of the roads, road network characteristics are explicitly used. The evaluation comprises the quality of the extracted roads, using measures, known from literature. The network characteristics themselves are evaluated based on newly developed quality measures. Tests show that the use of the network characteristics for road extraction leads to results with much better network characteristics. Input data are optical aerial or satellite images with a ground pixel size of about 2 m x 2 m, possibly having more than one spectral channel. The approach for road extraction consists of two parts: the preliminary extraction and the improvement of the extraction. In the first part, a preliminary road network is extracted. The used model comprises local (radiometric) and regional (geometric) aspects, as well as the connection property of roads (topological aspects). This property of road networks is implemented through the search for long connected road segments. In the second part, the improvement of the extraction result based on further network characteristics is performed. On the one hand, among ancillary conditions, the road network is optimized such that there exists a connection as short as possible between any pair of points lying on the road network. This is a major reason for the network structure of roads and, therefore, an important network characteristic. This characteristic is implemented by locally analyzing the path lengths within the extracted road network. On the other hand, the network structure of roads depends on the crossings which connect roads. By means of an explicit reconstruction of crossings, some errors of the preliminary extraction are eliminated and, a visually pleasing and topologically correct result can be obtained. The evaluation of the extraction results is carried out by a comparison with reference data. First, the extraction results are matched to the reference data. Then, quality measures for the evaluation of the extraction are derived from the matching results. The evaluation is carried out separately for roads and crossings. A new approach for the evaluation of the network characteristics of the extraction results is presented in this thesis. It is based on the analysis of path lengths as well as on the topology of the extraction results, in each case with respect to the reference data. It supplements the existing approaches for the evaluation of extraction results by adding the evaluation of network characteristics which are especially important for road networks. The complete process is illustrated on the basis of one example and the results are evaluated and discussed. Subsequent, the strengths and weaknesses of the developed approaches are discussed. The obtained results prove the capability of the developed approaches for the extraction of road networks. An outlook concludes the thesis.     «

This thesis presents an approach for the automatic extraction of road networks from optical satellite imagery and for the evaluation of the extraction results. For the extraction of the roads, road network characteristics are explicitly used. The evaluation comprises the quality of the extracted roads, using measures, known from literature. The network characteristics themselves are evaluated based on newly developed quality measures. Tests show that the use of the network characteristics for ro...     »