如何选购数字高程模型

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数字高程模型(DEM)是各种行业非常有用的规划工具,包括电信,能源,保险和建筑等。随着市场上许多卫星数据公司的出现,您的项目有非常多的选择。但是,如何选择最适合您的呢?

定义

我们首先来看看相关术语的定义。请记住,以下是一些相对通用的定义,可能会因公司或所在国家/地区不同而有所差异。以下是我们Intermap高程数据产品所遵循的定义。

数字高程模型 Digital Elevation Model (DEM):以规则格网形式存储为高程值的表面(通常是地球)的3D模型。它是一种栅格,类似于数字图像,但是每个像素不是表示颜色,而是高程。另一种地面3D模型的表现形式为不规则三角网,又称为TIN。

数字表面模型 Digital Surface Model (DSM):DSM是DEM的一种,其中高程包括表面上的所有要素,例如建筑物和树木。在所有DEM类型中,这种是最容易创建的。仅需要消除明显的高程异常。

数字地面模型 Digital Terrain Model (DTM):DTM表示移除了特征要素(例如树木和建筑物)的地面。DTM生产需要对地面特征进行分类,因此其质量好坏与使用的地表分类数据有关。

数字高度模型 Digital Height Model (DHM):这个术语比较少见,通信行业会用到,是一种DTM,也称为冠层高度模型(CHM,canopy height model)或地上高度(HAG,height above ground),显示物体在当地地面以上的高度。这其实是是DSM和DTM之间的差值。

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这里需要注意的是,国内通过所说的DEM,指的是上述的DTM。 

理解高程数据的规格参数

与任何产品一样,了解DEM规范很重要,这样您才能为应用找到正确的模型。行业中一些最常见的规范也是一些最容易被误解的规范。

分辨率(Resolution):分辨率由用于感知表面的平台(传感器)决定。具体来说,它是可以辨别为两个不同的对象之间的最小距离,例如,使用卫星雷达,您可能能够以30米的分辨率进行感应–这意味着,如果两个物体相距仅10米,它们将显示为一个物体。可以将具有30米分辨率的DEM重采样到10米,这将您的像素大小为10米,但分辨率仍为30米。

像素大小(Pixel Size):图像的分辨率取决于用于创建图像的像素的大小。像素表示为一种颜色或是黑白灰度值块。当像素合并时,它们形成图像。卫星图像像素可能是由它们所成像的地球上的单元尺寸(例如15 m x 15 m或225 m2)定义的,而对于DEM,它们通常由格网划分的宽度和高度或网格的距离来描述。

        格网间距(Grid/Post Spacing):高度数据以栅格格式存储。因此,要定义水平栅格网格,需要以下规范:

  • 基于水平单位的x和y方向上的像素大小
  • x和y方向上的像素数
  • 左,右,下和上边缘的坐标

高程数据是按每个“格网(post)”点来存储高程值的。有一个重要的参数是要了解格网是如何定义的?使用的是“像素作为区域”还是“像素作为点”来定义?因为这会极大地改变高程值的报告,具体取决于网格的分辨率。

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准确度Accuracies:在选择DEM过程中可能要面对的最重要的规格参数之一就是准确度。不幸的是,对于DEM数据没有准确度标准,并且有许多测量准确度的方法——使判断准确度的过程相当艰巨。因为这是一个比较复杂且重要的主题,所以我们将在下一篇博客文章中专门介绍这个主题。

选择适合您需求的DEM

尽管大多数DEM选择仅来自少数几个卫星图像源,但市场上可用的DEM选择数量却非常多。它们之间的区别主要在于所涉及处理过程的质量和数量。

因此,您的部分选择标准由您自己的技术水平来决定。许多免费的DEM来源至少需要一定水平的GIS专业知识。某些价格较高的产品包,即使是新手用户也可以快速轻松地检索有用的信息。

另一个重要的考虑因素是您将数据用于什么目的。例如,电信行业非常依赖DSM和DHM进行回程和链路规划,而环境工程师则更多地关注DTM,这使他们对地面结构和流域有了了解。

最后,您还必须考虑应用所需的分辨率和准确度(统称为精度)。总体规划和学术目的通常可以使用市场上的免费DEM。工程和规划工作需要更精确的数据,这通常会涉及更高的成本。最后,详细的规划(例如桥梁建设)需要非常精确的高程数据,通常只能通过定制的机载采集获得。

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