디지털 표고 모델

Digital elevation model
화성에서 티토늄 차즈마의 DEM 3D 렌더링

디지털 표고 모델(DEM)은 일반적으로 행성, 달 또는 소행성의 지형을 나타내는 표고 데이터의 3D 컴퓨터 그래픽 표현입니다."글로벌 DEM"은 개별 글로벌 그리드를 나타냅니다.DEM은 지리 정보 시스템에서 자주 사용되며 디지털로 작성된 구호 지도의 가장 일반적인 기초이다.

DSM(디지털 지표면 모델)은 경관 모델링, 도시 모델링 및 시각화 애플리케이션에 유용할 수 있지만, DTM(디지털 지형 모델)은 홍수 또는 배수 모델링, 토지 이용 연구,[1] 지질 애플리케이션 및 기타 애플리케이션 [2]및 행성 과학에 종종 필요합니다.

용어.

디지털 지표면 모델로 표시되는 지표면에는 건물 및 기타 객체가 포함됩니다.디지털 지형 모델은 맨땅을 나타냅니다.

과학 문헌에는 디지털 표고 모델(DEM), 디지털 지형 모델(DTM) 및 디지털 표면 모델(DSM)이라는 용어가 보편적으로 사용되고 있지 않습니다.대부분의 경우 디지털 표면 모델이라는 용어는 지표면을 나타내며 지표면의 모든 물체를 포함합니다.DSM과 달리 디지털 지형 모델(DTM)은 식물이나 건물과 같은 물체가 없는 맨땅 표면을 나타냅니다(오른쪽 [3][4]그림 참조).

DEM은 DSM 및 DTM의 [5]총칭으로 자주 사용되며,[6] 지표면에 대한 추가 정의 없이 높이 정보만 나타냅니다.다른 정의는 DEM과 [7]DTM의 용어를 [8]같게 하고, DEM과 DSM의 용어를 [9]같게 하며, DEM을 다른 형태학적 요소를 나타내는 DTM의 서브셋으로 정의하거나, DEM을 직사각형 그리드로, DTM을 3차원 모델(TIN)[10]로 정의한다.대부분의 데이터 프로바이더(USGS, ERSDAC, CGIAR, 스폿 이미지)는 DSM과 DTM의 총칭으로 DEM이라는 용어를 사용합니다.SRTM이나 ASTER GSEM 등의 일부 데이터셋은 원래 숲이 우거진 영역에서는 SRTM이 캐노피(canopy)에 도달한 위치에 있습니다.복잡한 알고리즘으로 고해상도 DSM 데이터셋에서 DTM을 추정할 수 있다(Li et al., 2005).다음에서는 DEM이라는 용어를 DSM 및 DTM의 총칭으로 사용합니다.

종류들

지구 표면의 높이 지도(물과 얼음을 포함)로, 정규화된 8비트 그레이스케일로 표시된 표고를 가진 등각 투영으로 표시되며, 값이 작을수록 표고가 높아집니다.

DEM은 래스터(표고도를 나타낼 때 높이 맵이라고도 함) 또는 벡터 기반의 삼각 불규칙 네트워크(TIN)[11]로 나타낼 수 있습니다.TIN DEM 데이터 세트는 프라이머리(측정) DEM이라고도 하며 래스터 DEM은 세컨더리(계산)[12] DEM이라고도 합니다.DEM은 사진 측량, 라이더, IfSAR 또는 InSAR, 토지 측량 등과 같은 기법을 통해 획득할 수 있다(Li et al. 2005).

DEM은 일반적으로 원격 감지 기술을 사용하여 수집된 데이터를 사용하여 구축되지만 토지 측량으로부터 구축될 수도 있습니다.

렌더링

스페인 시에라 네바다의 구제 지도. 표고를 나타내는 시각화 도구로 음영과 거짓 색상을 모두 사용하고 있습니다.

디지털 고도 모델 자체는 숫자의 행렬로 구성되지만, DEM의 데이터는 종종 인간이 이해할 수 있도록 시각적인 형태로 렌더링된다.이 시각화는 경계가 있는 지형도 형태이거나 음영 및 거짓 색상 할당("의사 색상")을 사용하여 고도를 색상으로 렌더링할 수 있습니다(예: 가장 낮은 고도에서 녹색을 빨간색으로, 가장 높은 고도에서 흰색 사용).

시각화는 때때로 비스듬한 뷰로도 수행되며, 각도에서 아래를 내려다보는 것처럼 지형의 합성 시각적 이미지를 재구성합니다.이러한 비스듬한 시각화에서는 미묘한 표고 차이를 더 [13]잘 알 수 있도록 "수직 과장"을 사용하여 표고를 스케일링할 수 있습니다.그러나 일부 [14]과학자들은 수직적 과장이 실제 경관에 대해 시청자를 오도하는 것이라고 반대한다.

생산.

지도 제작자는 여러 가지 방법으로 디지털 표고 모델을 준비할 수 있지만 직접 측량 데이터 대신 원격 감지를 사용하는 경우가 많습니다.

DEM을 생성하는 오래된 방법은 종종 지표면의 직접 조사에 의해 생성되었을 수 있는 디지털 등고선 지도를 보간하는 것이다.이 방법은 간섭 측정이 항상 만족스러운 것은 아닌 산악 지역에서 여전히 사용됩니다.등고선 데이터 또는 기타 샘플링된 고도 데이터 세트(GPS 또는 지상 조사를 통해)는 DEM이 아니라 디지털 지형 모델로 간주될 수 있습니다.DEM은 스터디 영역의 각 위치에서 표고를 지속적으로 사용할 수 있음을 의미합니다.

위성 매핑

디지털 고도 모델을 생성하기 위한 한 가지 강력한 기술은 레이더 위성(RADARSAT-1, TerraSAR-X 또는 Cosmo SkyMed 등)의 2개의 패스 또는 위성에 2개의 안테나(SRTM 계측기와 같은)가 장착되어 있는 경우 1개의 패스인 간섭계 합성 개구 레이더이다.해상도 10미터 [16]안팎의 수십 킬로미터의 지도를 그리다.다른 종류의 입체 쌍은 디지털 화상 상관법을 사용하여 사용할 수 있습니다. 디지털 화상 상관법은 비행기 또는 지구관측위성([17]SPOT5의 HRS 기기 또는 ASTER의 VNIR 대역 등)의 동일한 경로에서 찍은 다른 각도로 두 개의 광학 화상을 획득합니다.

SPOT 1 인공위성(1986)은 2패스 입체 상관관계를 사용하여 행성 대륙의 상당 부분에 대한 최초의 사용 가능한 고도 데이터를 제공했다.이후 유럽 원격 감지 위성(ERS, 1991년), 단일 패스 SAR를 사용하는 셔틀 레이더 지형 임무(SRTM, 2000), 이중 패스 스테레오 [17]쌍을 사용하는 첨단 우주인 열 방출 및 반사 방사선계(ASTER, 2000)가 추가 데이터를 제공했다.

SPOT 5의 HRS 계측기는 1억 평방 킬로미터 이상의 스테레오 쌍을 획득했습니다.

행성 지도 제작

화성의 두 반구를 보여주는 MOLA 디지털 고도 모델.이 이미지는 1999년 5월 사이언스지의 표지에 실렸다.

행성 과학에서 가치를 높이는 도구는 행성의 디지털 고도 지도를 만드는 데 사용되는 궤도 고도계를 사용하는 것이었다.이를 위한 주요 도구는 레이저 고도 측정이지만 레이더 고도 측정도 사용됩니다.[18]레이저 고도계를 사용하여 만들어진 행성 디지털 고도 지도는 [19]화성의 화성 궤도 레이저 고도계(MOLA) 지도, 달의 달 궤도 레이저 고도계(LOLA)[20] 지도, [21]수성의 수성 레이저 고도계(MLA) 지도 등이다.행성 지도에서 각 행성 본체는 고유한 기준 [22]표면을 가집니다.

DEM 작성에 사용되는 표고 데이터를 가져오는 방법

게이트윙 X100 무인항공기

정확성.

DEM의 품질은 각 픽셀의 표고가 얼마나 정확한지(절대 정확도) 및 형태학이 얼마나 정확하게 표시되는지(상대 정확도)의 척도입니다.DEM 품질 평가는 다른 선원의 [25]DEM을 비교하여 수행할 수 있다.DEM에서 파생된 제품의 품질에는 다음과 같은 몇 가지 요소가 중요한 역할을 합니다.

  • 지형 거칠기
  • 샘플링 밀도(표준 데이터 수집 방법);
  • 그리드 해상도 또는 픽셀 크기
  • 보간 알고리즘
  • 수직 해상도
  • 지형 분석 알고리즘
  • 참조용 3D 제품에는 해안선, 호수, 눈, 구름, 상관 관계 등에 대한 정보를 제공하는 고품질 마스크가 포함됩니다.

사용하다

디지털 고도 모델 - UAV를 사용하여 얻은 콜로라도 주 레드 록스 원형 극장
베즈미코와 비행장 3D 디지털 표면 모형은 언덕 꼭대기 200m 상공에서 비행하는 프테릭스 UAV를 사용하여 획득했습니다.
고속도로 나들목 건설 현장의 디지털 표면 모델.터널은 닫혀 있습니다.
Assenede의 Gatewing X100과 함께 비행한 DEM의 예
디지털 지형 모델 생성기 + 텍스처(맵) + 벡터

DEM의 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

원천

세계적인

2022년 초에 출시된 FABDEM은 30초 분해능으로 지구 표면의 맨땅 시뮬레이션을 제공합니다.GLO-30에서 수정된 이 데이터는 모든 숲과 건물을 제거한다.데이터는 상업적으로 또는 상업적으로 개발자의 웹사이트를 통해 무료로 다운로드 할 수 있습니다.

대체 자유 지구 DEM은 GTOPO30(해상도 30초, 적도를 따라 c. 1km)이라고 불리지만 품질은 가변적이고 일부 지역에서는 매우 불량하다.Terra 위성의 ASTER(Advanced Spaceborneal Thermal Emission and Reflection Radiometer) 계측기의 훨씬 더 높은 품질의 DEM은 지구 전체의 99%에서 무료로 사용할 수 있으며, 30m 해상도의 고도를 나타냅니다.이와 유사한 고해상도는 이전에는 셔틀 레이더 지형 임무(SRTM) 데이터에 따라 미국 영토에서만 사용 가능했지만, 나머지 행성의 대부분은 3초 해상도(적도를 따라 약 90m)에 불과했다.SRTM은 극지방은 커버하지 않으며 산과 사막에는 데이터(void) 영역이 없습니다.레이더에서 도출된 SRTM 데이터는 첫 번째 반사 표면(대부분 나무 꼭대기)의 고도를 나타낸다.따라서 데이터는 반드시 지표면을 나타내는 것이 아니라 레이더가 처음 접하는 모든 지표면의 상단을 나타냅니다.

해저 표고(바시메트리라고 함) 데이터는 선박에 장착된 깊이 사운딩을 사용하여 생성됩니다.육지 지형과 수심이 결합하면 진정한 글로벌 릴리프 모델을 얻을 수 있습니다.SRTM30Plus 데이터 세트(NASA World Wind에 사용)는 GTOPO30, SRTM 및 해수 측정 데이터를 결합하여 진정한 글로벌 고도 모델을 [28]생성하려고 합니다.Earth2014 글로벌 지형 및 릴리프[29] 모델은 1 아크 분 해상도의 적층 지형 그리드를 제공합니다.SRTM30plus 이외에도 Earth2014는 남극과 그린란드 상공의 빙상 높이와 암반(빙하 지형)에 대한 정보를 제공한다.또 다른 글로벌 모델은 7.5 아크 초해상도의 Global Multi-Resolution Terrone Elevation Data 2010(GMT2010)입니다.SRTM 데이터를 기반으로 하며 SRTM 범위 밖의 다른 데이터를 결합합니다.2010년 7월에 시작된 TanDEM-X 위성 임무에서 12m 미만, 2m 미만의 게시물에 대한 새로운 글로벌 DEM이 예상된다.

가장 일반적인 그리드(래스터) 간격은 50~500m입니다.예를 들어, 중량 측정에서 1차 그리드는 50m일 수 있지만, 약 5km 또는 10km의 거리에서는 100m 또는 500m로 전환된다.

2002년 이후 SPOT 5의 HRS 계측기는 DTED2 포맷 DEM (30m 게시물 포함) 5천만 [30]km2 이상의 DEM 포맷 DTED2를 생산하는 데 사용되는 1억 평방 킬로미터 이상의 스테레오 쌍을 획득했습니다.레이더 위성 RADARSAT-2는 맥도널드, 덱트빌러 앤 어소시에이트사에 의해 상업 [31]및 군사 고객에게 DEM을 제공하기 위해 사용되어 왔다.

2014년에는 레이더 위성 TerraSAR-X와 TanDEM-X로부터의 획득이 해상도 12m의 [32]균일한 글로벌 커버리지의 형태로 가능하게 된다.

ALOS는 2016년부터 글로벌 1 아크 세컨드 DSM과 [33]상용 5 미터 DSM/[34]DTM을 무료로 제공합니다.

현지의

많은 국가 지도 기관은 종종 고해상도 및 품질의 자체 DEM을 생산하지만, 종종 이러한 DEM을 구입해야 하며, 일반적으로 공공 당국과 대기업을 제외한 모든 사람들에게 비용이 엄청납니다.DEM은 종종 국가별 레이더 데이터 집합 프로그램의 산물입니다.

무료 DEM은 화성에도 사용할 수 있습니다: 화성 글로벌 서베이어의 화성 궤도선 레이저 고도계(MOLA) 계기, NASA의 화성 디지털 지형 모델(DTM)[35]에서 MEGDR 또는 미션 익스피리언트 그리드드 데이터 레코드.

웹 사이트

OpenTopography는[36] 고해상도 지구과학용 지형 데이터(Lidar 및 DEM 데이터) 및 범용 및 고성능 컴퓨팅 시스템에서 실행되는 처리 도구와 교육 리소스에 액세스할 [37]수 있는 웹 기반 커뮤니티 리소스입니다.OpenTopography는 캘리포니아 대학 샌디에이고 슈퍼컴퓨터 센터에 기반을[38] 두고 있으며 애리조나 주립 대학 및 UNCO의 지구 [39]및 우주 탐사 대학 동료들과 협력하여 운영됩니다.OpenTopography의 핵심 운영 지원은 National Science Foundation, Division of Earth Sciences에서 제공합니다.

OpenDemSearcher는 사용 가능한 중간 및 고해상도 DEM이 있는 지역을 [40]시각화한 Mapclient입니다.

달 정찰 궤도선의 달 궤도 레이저 고도계 데이터로 10배 고도 과장된 달의 STL 3D 모델

「 」를 참조해 주세요.

DEM 파일 형식

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크

데이터 제품