Dissertationen - DGK

32 3. Bisherige Arbeiten zur automatischen Straßenextraktion
Geometrische Eigenschaften
1. Straßen sind lang gestreckte Objekte
2. Straßen besitzen über längere Abschnitte eine konstante Breite
3. Straßen besitzen stückweise parallele Ränder
4. Die Straßenbreite liegt in einem bestimmten Bereich (je nach Straßenklasse)
5. Straßen besitzen einen maximalen Krümmungsradius (je nach Straßenklasse)
6. Straßen sind relativ eben: geringe Querneigung, maximale Steigung (je nach Straßenklasse)
Physikalische Eigenschaften
7. Die Oberfläche von Straßen ist fest, relativ glatt und homogen
8. Straßen bestehen aus bestimmten Materialien wie Asphalt, Beton, etc.
9. Straßen sind ortsfeste Objekte
Topologische Eigenschaften
10. Straßen bilden ein hierarchisches, durchgängig zusammenhängendes Netz
11. Straßen enden ohne Anschluss oder Abschluss
Kontextbezogene Eigenschaften
12. Straßen verbinden Orte miteinander
13. Straßen besitzen Relationen zu Nachbarobjekten (lokaler Kontext)
14. Ihre Erscheinungsform ist abhängig von der großräumigen Umgebung (globaler Kontext)
Tabelle3.1. Komponenten des Straßenmodells für die reale Welt
und Krümmungsradien auf. Dabei sind diese Merkmale größtenteils abhängig von der Straßenkategorie.
Kleinere Straßen und Feldwege folgen mehr dem natürlichen Verlauf des Geländes und haben in Folge
dessen kleinere Krümmungsradien und mehr Steigungen als übergeordnete Straßen. Übergeordnete
Straßen wie Bundesstraßen oder Autobahnen besitzen dagegen mehr Tunnel und Brücken.
Die physikalischen Eigenschaften von Straßen ergeben sich ebenfalls aus der Funktion einen entsprechenden
Untergrund für Fahrzeuge bereitzustellen. Ein fester, relativ glatter Untergrund ist notwendig,
um Lasten stand zu halten und einen gewissen Fahrkomfort zu gewährleisten. Daraus ergibt sich meistens,
dass es sich um homogene, relativ glatte Flächen handelt. Darüber hinaus sind Straßen ortsfeste
Objekte, die in funktionstüchtigem Zustand keiner signifikanten Änderung unterliegen.
Aus der Funktion von Straßen, Orte miteinander zu verbinden, geht hervor, dass Straßen ein durchgängig
zusammenhängendes Netzwerk bilden. Das Netzwerk untergliedert sich hierarchisch in verschiedene
Straßenkategorien (ATKIS-OK, 2003). Aus diesen topologischen Eigenschaften folgt auch, dass Straßen
sich an Knotenpunkten schneiden und in der Regel nicht abrupt enden.
Die Eigenschaft, dass Straßen Orte miteinander verbinden, kann sowohl zu den topologischen Eigenschaften
als auch zu den kontextbezogenen Eigenschaften gezählt werden. Als Kontext bezeichnet man
Relationen zwischen Straßen und anderen Objekten.
In (Wiedemann, 2002) wurden für die Straßenextraktion aus optischen Satellitenbilddaten insbesondere
die Modellkomponenten 1, 2, 4, 5 und 7 (geometrische und physikalische Eigenschaften) sowie 10
(Netzwerkeigenschaften) verwendet.
In dieser Arbeit werden darauf aufbauend für SAR-Bilddaten zusätzlich die Modellkomponente 8 (mittlerer
Grauwert) und die Komponenten 12, 13 und 14 (kontextbezogene Eigenschaften) in die Extraktion
eingebracht. Diese Komponenten spielen für SAR-Bilddaten eine wichtige Rolle.
Bildmodell
Das Erscheinungsbild von Straßen in digitalen Bildern ist von dem verwendeten Sensor abhängig. Deshalb
werden in dieser Arbeit Bildmodelle für optische und für SAR-Bilddaten unterschieden. Beide
Bildmodelle variieren zusätzlich bezüglich der Auflösung. Dieses Verhalten kann durch eine weiter gegehende
Modellierung der Bildmodelle im Maßstabsraum berücksichtigt werden. Für die Beschreibung
der Bildmodelle werden die Eigenschaften aus dem Objektmodell (Tabelle 3.1) ins Bild übertragen.