地形数据格式总结

地形数据是能够表示地球表面高低起伏状态的数据,即具有高程信息的数据。数字高程模型(DEM)是一种对空间起伏变化的连续表示方法,是一种特殊的 DatasetGrid 数据模型,每个网格的值为高程值,而且有标准的颜色表来表示,这对分幅 DEM 图像的合成很有帮助。

数字地面模型(digital terrain model,DTM)就是以数字的形式来表示实际地形特征的空间分布。有时所指的地形特征点仅指地面点的高程,就将这种数字地形描述称为数字高程模型(digital elevation model,DEM)。最初是于1958年由美国麻省理工学院Miller教授提出。数字地面模型广泛用于遥感,地理信息系统,大地测量和电子地图等领域。

常用的地形数据主要有:etopo、GTOPO30、GEBCO以及SRTM。按照精度从低到高排序如下:

  • etopo5:GMT 网格数据之 etopo5
  • etopo2:GMT 网格数据之 ETOPO2v2
  • etopo1:GMT 网格数据之 ETOPO1
  • GEBCO:GEBCO:全球水深数据
  • GTOPO30:GMT 网格数据之 GTOPO30
  • SRTM30_PLUS:全球地形起伏数据:SRTM30_PLUS
  • SRTM15_PLUS:全球地形起伏数据:SRTM15_PLUS
  • SRTM3:高精度地形网格数据 SRTM
  • ASTER GDEM:全球数字高程数据:ASTER GDEM
数据源 空间分辨率 覆盖范围 陆地/海洋
etopo5 5 弧分 全球 陆地 + 海洋
etopo2 2 弧分 全球 陆地 + 海洋
etopo1 1 弧分 全球 陆地 + 海洋
GEBCO 1 弧分 / 30 弧秒 全球 陆地 + 海洋
GTOPO30 30 弧秒 全球 陆地
SRTM30_PLUS 30 弧秒 (约 1km) 纬度 [-81,81] 陆地 + 海洋
SRTM15_PLUS 15 弧秒 (约 500m) 纬度 [-81,81] 陆地 + 海洋
SRTM 3 弧秒 (约 90m) 纬度 [-60,60] 陆地
ASTER GDEM 1 弧秒 (约 30m) 纬度 [-83,83] 陆地

ETOPO

ETOPO是一种地形高程数据。该数据由NGDC美国地球物理中心发布(U.S. National Geophysical Data Center )。与srtm、aster gdem一样,均为高程数据,所不同的是它还包括海洋海底地形数据。

ETOPO地形数据有五种规格, ETOPO1的效果最好,ETOPO2、ETOPO5数据尽管可以使用,但目前已不推荐采用。其中ETOPO1约三百多兆的压缩包, ETOPO2约九十兆。

ETOPO1

ETOPO1包含了全球地形和海洋深度,采样间隔为1弧分,是目前精度最高的global relief数据;其分为两个版本,Ice Surface和Bedrock,两个版本基本一致。不同之处在于在处理南极洲和Greenland地形时,前者给出的是加上冰盖层之后的高程,后者给出的是岩床的高程。

对于每个版本又细分为 grid-registered和cell-registered,其中grid-registered是权威版本,cell-registered是衍生版本,因而推荐下载使用grid-registered版本。

GEBCO

GEBCO数据的全称是General Bathymetric Chart of the Oceans( 全球海洋通用水深数据) ,是由国际海道测量组织(IHO) 和政府间海洋学委员会(IOC) 联合发布的最全面的世界大洋海底地形数据,也是当今海洋模式中最常用的海洋水深数据之一。

SRTM

SRTM 即航天飞机雷达地形测绘使命。航天地形测绘是指以人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器为工作平台,对地球表面所进行的遥感测量。以往的航天测绘由于其精度有限,一般只能制作中、小比例尺地图。SRTM则是美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)以及德国与意大利航天机构共同合作完成联合测量,由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统完成。本次测图任务从2000年2月11日开始至22日结束,共进行了11天总计222小时23分钟的数据采集工作,获取北纬60度至南纬56度之间总面积超过1.19亿平方公里的雷达影像数据,覆盖地球80%以上的陆地表面。

SRTM系统获取的雷达影像的数据量约9.8万亿字节,经过两年多的数据处理,制成了数字地形高程模型(DEM)。SRTM产品2003年开始公开发布,经历多修订,目前最新的版本为V4.1版本。

SRTM地形数据主要包含两类数据:SRTM3和SRTM1。

  • SRTM3精度为3弧秒,即90m一个点,包括非洲、北美、南美、欧亚、澳大利亚以及部分岛屿;
  • SRTM1精度为1弧秒,即30m一个点,仅限美国地区;

所有的数据被分为1度1度的单元,共计上万个数据文件。文件名代表了该单元左下角的位置;不同网站下载的数据文件名不同,但文件名类似N37W105的 数据文件,其单元左下角的坐标为(37N,105W);每个SRTM3数据文件包含了12011201个采样点;高程数据单位为m,参考水准面为 WGS84大地水准面模型;网格划分采用gridline registration方式,因而单元的南北边及左右边与相邻单元的边重合。

全国DEM 1km、500m和250m数据(SRTM 90m)

中国海拔高度(DEM)空间分布数据来源于美国奋进号航天飞机的雷达地形测绘SRTM(Shuttle Radar Topography Mission,SRTM)数据。SRTM数据有现实性强、免费获取等优点,全球许多应用研究都采用SRTM数据开展环境分析。该数据集为基于最新的SRTM V4.1数据经重采样生成,包括1km、500m和250m三种精度的全国一张图数据。数据采用WGS84椭球投影。

hgt转tiff

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gdal_translate -of GTiff N40E120.hgt N40E120.tif

ASTER GDEM

ASTER GDEM,即先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型,与SRTM一样为数字高程DEM,其全球空间分辨率为30米。该数据是根据 NASA的新一代对地观测卫星Terra的详尽观测结果制作完成的。其数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域,达到了地球陆地表面的99%。号称是“迄今最完整的全球地形数据”。

ASTER GDEM:空间分辨率:1弧度秒 (约30 米),精度:垂直精度20米,水平精度30米,SRTM数据的纬度覆盖范围是[-60,60],ASTER GDEM数据的纬度覆盖范围为[-83,83];SRTM的空间分辨率一般为90m,只有美国境内存在空间分辨率为30m的数据;ASTER GDEM的空间分辨率为30m;

参考链接

  1. 全国DEM 1km、500m和250m数据(SRTM 90m),by 资源环境数据云平台.
  2. Digital_elevation_model,by wikipedia.
  3. GMT地形数据,by YF2015.
  4. 全球地形起伏数据总结,by SeisMan.
  5. Cesium卫星地图和高程数据切片经验总结,by jackhuang.
  6. 高精度地形网格数据 SRTM,by seisman.
  7. 工具gdal2srtmtiles的安装使用,by 四域公子.
  8. 地球椭球,by wikipedia.
  9. 椭球体的重要参数和公式,by cyqian.