總部位于 Bristol 的洪水建模公司 Fathom 與布里斯托爾大學(xué) FloodLab 聯(lián)手推出了 FABDEM，通過(guò)使用 FABDEM 將裸地（bare earth）地圖制圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這是之一個(gè)以 30 米分辨率移除森林和建筑物的全球數(shù)字高程模型 （DEM）。
FABDEM 的 GIS 應(yīng)用程序最初旨在為洪水建模、山體滑坡建模和位置分析來(lái)創(chuàng)建更準(zhǔn)確、更詳細(xì)的數(shù)據(jù)集，事實(shí)證明，它比最初想象的要廣泛得多。從規(guī)劃線性資產(chǎn)，如數(shù)據(jù)稀缺地區(qū)的運(yùn)輸路線、電信和能源基礎(chǔ)設(shè)施，到林業(yè)和農(nóng)業(yè)項(xiàng)目以及為飛行模擬和游戲創(chuàng)建人工環(huán)境，F(xiàn)ABDEM 的潛在應(yīng)用已遍布多個(gè)行業(yè)。
數(shù)字高程模型 (DEM)：用戶指南
數(shù)字高程模型（DEM）以其最簡(jiǎn)單的形式表示選定參考面上方地形面的高程，最常見(jiàn)于規(guī)則網(wǎng)格上。有基于衛(wèi)星測(cè)量值的免費(fèi)全球 DEM，水平分辨率低至1角秒（約30米）。不過(guò)問(wèn)題在于全球 DEM 容易出現(xiàn)較大誤差，通常包括表示地球地形上方各層（例如植被或建筑物）的高程?，F(xiàn)實(shí)情況是，許多應(yīng)用程序需要裸地高程，即植被和建筑物下方的地面高程。
全球免費(fèi)提供的哥白尼 DEM，GLO-30，于2020年發(fā)布。它以30m分辨率工作，并且與以前的全球 DEM 相比，使用更新和更準(zhǔn)確的測(cè)量，因此，建議它應(yīng)該成為全球 DEM 的黃金標(biāo)準(zhǔn)。在 Fathom 和 Bristol 大學(xué)，開(kāi)始使用這種 黃金標(biāo)準(zhǔn) 模型來(lái)創(chuàng)建一個(gè)有效的 DEM，該模型可以剝離植被和建筑物，以真實(shí)地表示地面地形。FABDEM（FAB 代表森林和建筑物移除）被開(kāi)發(fā)為哥白尼 DEM 的 “bare earth” 版本。
當(dāng)團(tuán)隊(duì)首次開(kāi)發(fā) FABDEM 時(shí)，目的是用它來(lái)提升全球洪水建模能力。通過(guò)移除地表對(duì)象，該數(shù)據(jù)集非常適合模擬自然危險(xiǎn)，例如洪水，其中結(jié)果受到了地面高程等變量的顯著影響。然而自發(fā)布以來(lái)，也受到了來(lái)自各種行業(yè)和廣泛用例的極大關(guān)注，證明了 FABDEM 在許多其他應(yīng)用程序也非常有用。
添加微信好友, 獲取更多信息
復(fù)制微信號(hào)
除水風(fēng)險(xiǎn)外，調(diào)查范圍也從動(dòng)物遷徙和大流行建模到游戲和航空航天的 3D 模擬。雖然我們知道 FABDEM 可以應(yīng)用的常見(jiàn)用途，但觀察其數(shù)據(jù)適用的許多環(huán)境是一件很有趣的事情。最終，任何需要地球表面 3D 表示的事物都可以在 FABDEM 中找到結(jié)果。迄今為止，我們發(fā)現(xiàn)的最有趣的用例是地形數(shù)據(jù)在人道主義援助和響應(yīng)中的應(yīng)用。通過(guò)使用 DEM，供應(yīng)物流和救濟(jì)測(cè)繪等功能都變得更加高效。
FABDEM 與其他數(shù)字高程模型的比較
FABDEM 的一個(gè)重要元素是其對(duì) LiDAR 的驗(yàn)證以及與其他全球 DEM 的比較。首先將數(shù)據(jù)集與哥白尼 DEM 進(jìn)行了比較，以表明 FABDEM 中來(lái)自森林和建筑物的高程偽影被刪除或嚴(yán)重減少。
荷蘭某地點(diǎn)不同 DEM 之間的視覺(jué)比較 我們還將重點(diǎn)放在與 MERIT DEM 的比較。作為唯一一個(gè)移除森林高度和其他誤差的全球 DEM，MERIT DEM 在概念上最接近 FABDEM。通過(guò)與 MERIT 的比較發(fā)現(xiàn)，與參考數(shù)據(jù)相比，F(xiàn)ABDEM 的誤差更低，空間檢查顯示 FABDEM 中景觀要素的變現(xiàn)形式更加清晰。
美國(guó)圣路易斯的 MERIT DEM、FABDEM 和當(dāng)?shù)鼗?LiDAR 的 DEM 之間的視覺(jué)比較 需要注意的是，當(dāng)前的全球 DEM 數(shù)據(jù)基于比 LiDAR 測(cè)量粗糙許多倍的觀測(cè)結(jié)果，由于高質(zhì)量的本地 DEM 覆蓋全球 不到 1%，因此迫切需要對(duì)世界其他地區(qū)的全球 DEM 進(jìn)行改進(jìn)。
DEM 構(gòu)建中的機(jī)器學(xué)習(xí)
為了生成 FABDEM，可以使用機(jī)器學(xué)習(xí) *** 來(lái)估計(jì) DEM 中植被和建筑物相對(duì)于地面的高度，可從哥白尼 DEM 高程中減去這些估計(jì)值。機(jī)器學(xué)習(xí)算法的兩個(gè)關(guān)鍵輸入是高質(zhì)量的參考數(shù)據(jù)，表示地面高程和預(yù)測(cè)器數(shù)據(jù)集，可用于估計(jì)植被和建筑物高度，機(jī)器學(xué)習(xí)算法的兩個(gè)關(guān)鍵輸入是高質(zhì)量的參考數(shù)據(jù)，表示地面高程和預(yù)測(cè)器數(shù)據(jù)集，可用于估計(jì)植被和建筑物高度。
參考數(shù)據(jù)
除了全球 DEM，許多地方還有更高分辨率的本地 DEM，例如由飛機(jī)飛行的 LiDAR 產(chǎn)生的，該 LiDAR DEM 非常準(zhǔn)確，可以提供厘米級(jí)的水平分辨率。對(duì)于 FABDEM 中的植被和建筑物移除，可以使用來(lái)自 12 個(gè)不同國(guó)家的本地 DEM 來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)器算法。在這里，使用來(lái)自不同位置的訓(xùn)練數(shù)據(jù)很重要，在有限類(lèi)型的景觀上訓(xùn)練模型往往會(huì)過(guò)度擬合，并產(chǎn)生在其他位置使用較少的結(jié)果。
預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)
機(jī)器學(xué)習(xí)算法使用預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集來(lái)開(kāi)發(fā)集中的值與目標(biāo)，以及它們（森林或建筑物的高度）之間的規(guī)則或連接， 由于森林和建筑物之間的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集不同，為每種情況應(yīng)用了單獨(dú)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。例如，使用 Forest Height 和 Canopy Cover 數(shù)據(jù)集作為森林移除的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子。
然而，在查看城市遷移時(shí)，在其他數(shù)據(jù)集中使用了建筑足跡（世界定居足跡）、人口密度和前往城市中心的旅行時(shí)間等信息。盡管每個(gè)單獨(dú)的預(yù)測(cè)器數(shù)據(jù)集都不是孤立的，但通過(guò)組合不同的有用數(shù)據(jù)，可以為機(jī)器學(xué)習(xí)算法提供可靠信息。
森林高度預(yù)測(cè)器示例：上圖顯示森林高度，下圖顯示相應(yīng)的衛(wèi)星圖像 更多關(guān)于 FABDEM 信息
FABDEM 結(jié)合了大量組合使用的數(shù)據(jù)集，能夠可靠地預(yù)測(cè)全球地形的 “bare earth” 表示。如希望能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地形成分，以及對(duì)改變或大型項(xiàng)目的影響，那么地圖制圖的地面或 “bare earth” 的模型就尤為重要。應(yīng)用 FABDEM 改進(jìn)的地形信息可以提高洪水模型的準(zhǔn)確性，以及跨工程、GIS 制圖和地理空間分析的許多其他應(yīng)用程序的準(zhǔn)確性。
如對(duì)數(shù)據(jù)感興趣，可在此處免費(fèi)下載，或者在此處了解有關(guān) Fathom 許可 的更多信息。
來(lái)源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/1360a
本站聲明:網(wǎng)站內(nèi)容來(lái)源于 *** ,如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系我們,我們將及時(shí)處理。
