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。

在Global Mapper中使用NEXTMap全球高精度DSM/DTM数据

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Intermap和Blue Marble合作,让用户可以直接在Global Mapper中直接访问全球最大的高程数据数据库!
> 即时访问整个地球1.6亿多平方公里的高分辨率NEXTMap高程数据
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说明:
>本产品按年收费,如果您具有5个以上用户或是想开通企业账户,可以有相应的折扣,请联系我们
>数据仅限在Global Mapper程序内使用,不能导出以在其他软件包中使用;
>本产品价格不包括Global Mapper许可,如需购买Global Mapper软件,请
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>高分辨率数据(1m)目前并非在所有地区都可用。1米/6米/10米覆盖范围请见DSM覆盖范围 DTM覆盖范围
>目前NEXTMap World10(10米)为全球覆盖,NEXTMap One(1米)/NEXTMap 6m(6米)为计划全球覆盖,可以按订单进行生产,如需订购实体数据,请联系我们
>本订阅产品与Global Mapper版本v20.0及更高版本兼容。
>订阅包括每个用户每月可访问50,000个map tiles(1个map tiles大致为4Mb数据量,相当于一个月200G左右,对于多数用户来说,这个数据量是完全可以满足需求的)。

数据覆盖范围(持续更新中)

全球DSM覆盖范围(黄色代表1米覆盖,绿色代表6米覆盖,红色代表10米覆盖,10米为全球覆盖)nextmap for global mapper coverage-DSM.png全球DTM覆盖范围(黄色代表1米覆盖,蓝色代表6米覆盖,红色代表10米覆盖)nextmap for global mapper coverage-DTM.png中国及周边地区DSM数据覆盖情况中国及周边DSM覆盖情况.png中国及周边地区DTM数据覆盖情况中国及周边DTM覆盖情况.png

样例
北京6米DSM/DTM效果
北京-6M DSM-DTM-final.jpg
北京城区洪水分析(水面高为50米)洪水淹没分析(50米).png香港维多利亚港周边6米DSM/DTM效果香港DSM-DTM-final.jpg广西桂林6米DSM/DTM效果桂林DSM-DTM6M-final.jpg内蒙古锡林郭勒盟DSM/DTM效果(10米)内蒙古锡林郭勒盟10M-final.jpg

NEXTMap Vs SRTM
以下我们以湖南衡阳地区,缩放到不同的比例尺下,对比NEXTMap与开源的SRTM数据的对比截图:(显示比例尺约为1:74万)(显示比例尺约为1:24万)(显示比例尺约为1:14万)

Global Mapper在线数据源集成USGS 3DEP数据

Global Mapper新的在线数据源提供全美国高分辨率高程数据服务

3D高程计划(3DEP)是USGS发起的一项工作,旨在收集和处理LiDAR数据并将其连同其衍生产品一起公开提供。现在免费提供3DEP高程数据(DEM)以及几个补充栅格图层,可以供Global Mapper 20.0及更高版本的用户使用。3DEP服务由来自许多不同来源的数据组成,其水平分辨率高达1米。

为了说明数据的质量,以下屏幕截图将左侧的3DEP数据与相同覆盖区域的10米国家高程数据集(NED)进行了比较。

Fort George, Castine, Maine
Bradbury Mountain State Park, Maine
Acadia National Park, Maine
Near Lake Arthur, Louisiana
Grand Tetons National Park, Wyoming. Rendered with a Customer Shader
Zion National Park, Utah
Point Loma, San Diego, California. Rendered with the Slope Shader

如果当前使用的是Global Mapper的20.0版本或更高版本,则可以访问“在线数据源”列表中的3DEP数据。导航到“地形数据”部分,然后选择“ USGS 3DEP高程”。

有关3DEP当前状态和未来计划的更多信息,请访问www.usgs.gov/core-science-systems/ngp/3dep