DTM GENERATION FROM SPOT HRS IN-TRACK STEREO IMAGES 
Th. Toutin® *, P. Briand®, R. Chenier“ 
* Natural Resources Canada, Canada Centre for Remote Sensing, 588 Booth St., Ottawa, Ontario, K1A 0Y7 Canada - 
thierry.toutin(@ccrs.nrcan.ge.ca 
? Canadian Space Agency, 6767 route de l' Aéroport, St-Hubert, Quebec, J3Y 8Y9 Canada - paul.briand@space.ge.ca 
* Consultants TGIS inc., 16 chemin Pelletier, Chelsea, Quebec, J9B 2A6 Canada - rene.chenier(àcers.nrcan.ge.ca 
KEY WORDS: Photogrammetry, DEM/DTM, SPOT-5, Stereoscopic, Accuracy 
ABSTRACT: 
A preliminary version of the 3D multi-sensor physical model developed at the Canada Centre for Remote Sensing was developed for 
the generation of digital elevation models (DEM) from SPOT-5 HRS in-track stereo images (pixel of 5 m by 10 m). Even if three 
accurate ground control points (GCPs) were enough to set-up the stereo bundle adjustment, ten stereo GCPs collected from 1:20,000 
map were used and the 3D modeling was checked on independent points: errors of 14 m, 9 m and 4.7 m in X, Y et Z were obtained. 
Since these errors included the feature extraction error, the internal accuracy of the stereo modeling is better than a pixel. The DEM 
was then generated using an area-based multi-scale image matching method and 3D semi-automatic editing tools and then compared 
to LIDAR elevation data with to 0.2-m accuracy. Errors of 5.5 m and 10 m with confidence levels of 6896 (LE68) of 90% (LE90), 
respectively is achieved over the full LIDAR area. Since the DEM is in fact a digital surface model where the height of land covers 
is included, accuracies were computed over the bare surfaces only: LE68 of 2.7 m and LE90 of 5.6 m with no bias were achieved. 
In addition, the same process was applied to SPOT-5 HRG across-track stereo images (5 m pixel) and equivalent results were 
obtained: LE68 of 6.5 m and LE90 of 10 m with 2 m bias over the full LIDAR area, and LE68 of 2.2 m and LE90 of 5 m with -2 m 
bias over the bare surfaces. However, relatively to the stereo-acquisition geometry, the results with HRG (*1/3 pixel") were better 
than the results with HRS (“1/2 pixel”). Equivalent results (stereo modelling and elevation extraction) should be thus obtained for 
HRS data with the final version of the 3D physical model. 
RÉSUMÉ : 
Une version préliminaire du modèle physique 3D du Centre canadien de télédétection a été développée pour la création de modèles 
numériques d'altitude (MNA) à partir de couple stéréoscopique d'images HRS avant-arriére de SPOT-5 (pixel de 5 m par 10 m). 
Méme si que trois points d'appui précis (PAs) sont nécessaires pour calculer la compensation des gerbes stéréo, dix PAs stéréo 
acquis à partir de cartes au 1 : 20000 et la modélisation a été vérifiée avec des points indépendants : des erreurs de 14 m, 9 m et 4,7 
m en X, Y et Z ont été obtenues. Comme ces erreurs incluent l'erreur d'extraction cartographique, la précision interne de la 
modélisation stéréo est meilleure que le pixel. Le MNA a été alors créé avec une méthode de corrélation de surface d'images multi- 
échelle et des outils d'édition semi-automatique, puis comparé à des données LIDAR d'une précision de 0,20 m. On a obtenu des 
erreurs de 5,5 m et de 10 m avec des niveaux de confiance de 68% (LE68) et de 90% (LE90), respectivement pour toute la surface 
du LIDAR. Mais comme le MNA est en fait un modèle numérique de surface, qui inclut la hauteur de la couverture du sol, on a 
alors calculé les précisions sur les surfaces nues seulement : des LE68 de 2,7 m et LE90 de 5,6 m sans biais sont alors obtenues. De 
plus, le même procédé a été appliqué à des images stéréoscopiques HRG droite-gauche (pixel de 5 m) et on a obtenu des résultats 
équivalents : LE68 de 6,5 m et LE90 de 10 m avec un biais de 2 m pour la surface totale du LIDAR, et LE68 de 2,2 m et LE90 de 5 
m avec un biais de -2 m pour la les surfaces nues. Par contre en tenant compte de la géométrie d’acquisition stéréoscopique, les 
résultats avec HRG (« 1/3 pixel ») sont meilleurs que ceux avec HRS (« 1/2 pixel »). Des résultats équivalents (modélisation stéréo 
et extraction d'altitude) seront alors obtenus pour les données HRS avec la version finale du modèle physique 3D. 
1. INTRODUCTION cameras got renewed popularity with the JERS-1’s Optical 
Sensor (Raggam and Almer, 1996), the German Modular Opto- 
To obtain stereoscopy with images from satellite scanners, two Electronic Multi-Spectral Stereo Scanner (Ackermann ef al., 
solutions are possible: (1) the along-track stereoscopy from the 1995), the Advanced Spaceborne Thermal Emission and 
same orbit using fore and aft images, and (2) the across-track Reflection Radiometer (Welch ef al., 1998; Toutin, 2002) and 
stereoscopy from two different orbits (Toutin, 2001). the French SPOT-5 High-Resolution-Stereoscopy (HRS) 
(Bouillon ez al., 2002). 
_ The latter solution was more used since 1980: firstly, with 
Landsat from two adjacent orbits (Ehlers and Welch, 1987), 
then with SPOT-1 (Denis, 1986) to SPOT-5 (Bouillon ef al, 
2002) using across-track steering capabilities, and finally with 
IRS-1C/D by "rolling" the satellite (Gopala Krishna, 1996). In 
the last few years the first solution as applied to space frame 
  
* Corresponding author. 
The objectives of this study are to evaluate the capabilities of 
the SPOT-5 HRS same-date in-track sensor to generate digital 
elevation models (DEMs) and to compare with its multi-date 
along-track HRG sensor. The 3D multi-sensor physical model 
   
     
   
  
   
    
  
   
   
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
   
   
    
    
   
   
  
  
  
  
  
  
  
   
    
    
   
   
    
    
   
   
   
   
  
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