AN AUTOMATED DIGITAL APPROACH FOR THE GENERATION OF DIGITAL TERRAIN MODELS 
USING HRSC AND WAOSS IMAGE DATA OF THE MARS96 MISSION 
Robert Uebbing 
Technical University of Berlin, Department for Photogrammetry and Cartography 
Sekr. EB9, StraBe d. 17. Juni 185, D-10623 Berlin, Germany 
Tel.: +49-30-314-23991, Fax: +49-30-314--21104, E-mail: robert Q fpk.tu-berlin.de 
Commission Ill, Working Group 2 
KEY WORDS: Automation, Geometry, DEM/DTM, Extraterrestrial, Three-dimensional 
ABSTRACT: 
The Russian Mars96 Mission is going to be launched in autumn 1996. It will carry the German cameras HRSC (High 
Resolution Stereo Camera) and WAOSS (Wide Angle Optoelectronic Stereo Scanner). This combined experiment will 
provide multiple along-track stereo imagery of the whole planet Mars. Digital Terrain Models (DTMs) and derived products 
will be generated in a completely automated process. For the generation of DTMs accurate orientation data of the sensor 
is essential. Furthermore a multi-image matching process must be utilized and a reference body must be defined. Stan- 
dard ray intersections with a least-square adjustment is applied to compute a dense cloud of object points. Blunt errors 
are recognized with data-snooping algorithms and eliminated automatically. The points are then transformed onto the 
reference body, in this case a triaxial ellipsoid, with the help of standard geodetic transformations. Dependent on the 
image quality and therefore the quality of the matching process gaps may exist in the DTM. These must be closed with 
adequate interpolation methods. If the gaps exceed a certain size the height information for this area must be obtained 
through other techniques (e.g. shape from shading). The DTM is stored in an image with a data depth of 16 bit. This image 
can therefore represent a maximum height difference of 65 km with an accuracy of 1m. The DTM image is the basis not 
only for topographical maps and orthoimage mosaics but also for products like perspective views, contour maps, fly-bys 
and others. 
KURZFASSUNG: 
Die russische Mission Mars96 wird im Herbst 1996 gestartet. An Bord werden die Deutschen Kameras HRSC (High 
Resolution Stereo Camera) and WAOSS (Wide Angle Optoelectronic Stereo Scanner) sein. Der gesamte Planet Mars 
wird von vielen Stereoaufnahmen, die in dem kombinierten Kameraexperiment aufgezeichnet werden, abgedeckt. Digi- 
tale Gelándemodelle (DTM) und weitere Erzeugnisse werden von den Bilddaten in einem vollständig automatisierten 
ProzeD abgeleitet. Für die Erzeugung von DTMs sind hochgenaue Orientierungsdaten notwendig. Auf3erdem muß eine 
Korrelation durchgeführt werden und ein Kórper definiert werden, auf den das DTM bezogen wird. Geradenschnitte mit 
einer Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate werden durchgeführt, um eine dichte Wolke von Objekt- 
punkten zu berechnen. Grobe Fehler werden automatisch mit Hilfe von Data-Snooping-Algorithmen erkannt und sofort 
beseitigt. Mit Hilfe von geodátischen Standardtransformationen werden die Punkte dann auf den Referenzkórper, in 
diesem Falle ein dreiachsiges Ellpisoid, abgebildet. Je nach Bildqualitát und dementsprechend auch der Qualität der 
Korrelation können Lücken im DTM vorhanden sein. Diese müssen mit entsprechenden Interpolationsmethoden ge- 
schlossen werden. Falls jedoch die Lücken eine bestimmte Größe überschreiten, müssen andere Techniken angewandt 
werden, um sie zu schließen (z.B. Shape-from-shading-Verfahren). Das DTM wird in Form einer Bilddatei mit einer 
Farbtiefe von 16 bit gespeichert. Folglich kann das DTM einen Höhenbereich von 65 km bei einer Genauigkeit von 1m 
darstellen. Das DTM ist eine Grundlage nicht nur für topographische Karten und Orthobildmosaike sondern auch für 
weitere Produkte wie Perspektivansichten, Höhenlinienbilder, Vorbeiflüge und andere. 
1. GENERAL ASPECTS OF DTM GENERATION 
FOR THE MARS MISSION 
In the fall of 1996 a Russian spacecraft to planet Mars will A complete photogrammetric/cartographic processing line 
be launched. On board its platform two cameras will be including digital image matching, DTM generation, ortho- 
installed which are particularly designed for photogram- image generation, mosaicking, merging of multispectral 
metric purposes. The WAOSS (Wide Angle Optoelectronic data and cartographic processing for the production of 
Stereo Scanner) and the HRSC (High Resolution Stereo  Topographic Image Maps has been developed for the 
Camera) will provide planetary image data from Mars. Mars96 Mission at the Technical University of Berlin, De- 
These images are going to be processed utilizing photo- partment for Photogrammetry and Cartography (Prof. Dr.- 
grammetric and other methods. Ing. J. Albertz) in cooperation with other Co-Investigators 
(Albertz et al. 1992). 
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International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXI, Part B3. Vienna 1996