Глобальная цифровая модель рельефа ETOPO1

Материал из GIS-Lab
Перейти к: навигация, поиск
Эта страница опубликована в основном списке статей сайта
по адресу http://gis-lab.info/qa/etopo1-overview.html


Описание набора данных ETOPO1. Источники данных. Общие характеристики.

Содержание

Общие параметры ETOPO1

ETOPO1 - глобальная цифровая модель рельефа, включающая как наземный, так и подводный рельеф, с разрешением в 1 угловую минуту на пиксел. Данные распространяются в 2ух вариантах:

  • Снежный покров (Ice Surface) - отображает поверхность ледникового покрова Антарктики и Гренландии.
  • Материковый рельеф (Bedrock) - отображает рельеф материковой породы под толщей льда.

Обе версии сформированы на основе различных наборов данных, приведенных к единому датуму, как горизонтальному, так и вертикальному.

Цветовое представление рельефа с теневой отмывкой на основе данных ETOPO1
IceSurf.jpeg

версия Ice Surface

Bedrock.jpeg
версия Bedrock

Область покрытия.

ETOPO1 обеспечивает покрытие данными топографических и батиметрических измерений поверхности Земного шара от -90° до 90° по широте и от -180° до 180° по долготе.

Методика.

Разработка ETOPO1 осуществлялась в направлении повышения разрешения и точности данных ETOPO2v2 с целью получения модели циркуляции Мирового океана и визуализации поверхности Земного шара.

При разработке NGDC (National Geografic Data Center) были получены и приведены к единым горизонтальной и вертикальной системам координат наборы данных как на поверхность всего мира, так и на отдельные области.

Общая характеристика данных ETOPO1
Существующие версии Ice Surface, Bedrock
Территориальный охват На весь мир: -90° до 90° по широте

и от -180° до 180° по долготе

Система координат Географическая: широта, долгота
Горизонтальный датум World Geodetic System of 1984 (WGS 84)
Вертикальный датум Уровень моря
Единицы вертикальных измерений Метр
Размер матрицы 21601(21600)х10801(10800)
Размер пиксела 1 угл. минута: 1/60 градуса
Доступные форматы netCDF, g98, binary float, tiff, xyz

Источники данных и обработка.

Данные топографических, батиметрических, интегрированных топо-батиметрических измерений, данные измерений рельефа береговой линии и цифровые данные материкового рельефа были получены от нескольких государсвенных организаций США, интернациональных организаций и академических институтов.

Для преобразования данных в WGS84 и приведения единой вертикальной системе координат было использован программный продукт ‘Feature Manipulation Engine’ (FME) разработчика Safe Software’s, после чего данные были преобразованы в формат shape и в растровые форматы ArcGIS ESRI. Далее средствами ArcGIS были произведены аналитическая оценка и ручная обработка(корректировка) данных. Для последующей привязки данных и построения глобальной цифровой модели рельефа были использованы программные продукты Wessel and Smith’s [1991, 1995] ‘Generic Mapping Tools’ (GMT) version 4.3 и Caress and Chayes’ [1995] ‘MB-System’ version 5.1.0.


Источники и покрытия данными, использованными при построении ETOPO1
IceSurfDS.jpeg

версия Ice Surface

BedrockDS.jpeg

версия Bedrock


Береговая линия. Данные по береговой линии были получены из NGDC (National Geografic Data Center) и ADD (Antarctica Digital Database). Оба источника были использованы для проверки данных и вычисления аномальных значений.

Данные по береговой линии, используемые для вычисления значений ETOPO1
Источник Наименование Год Тип данных Пространственное разрешение Исходный горизонтальный датум\ система координат Исходный вертикальный датум URL
NGDC GSHHS 2003 Иерархически выстроенные замкнутые полигоны ~100 м WGS 84 geographic MSL http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/shorelines/gshhs.html
ADD Побережье Антарктики с 1993 до 2006 Данные карты В диапазоне от 5 м до 5 км WGS 84 geographic MSL http://www.add.scar.org:8080/add/


Батиметрия. Для формирования и дополнения ETOPO1 батиметрическими измерениями были использованы материалы JODC (JapanOceanographic Data Center), NGDC (National Geografic Data Center), CEP (Caspian Environment Programme) и CIESM (Mediterranean Science Commission).

Батиметрические данные, используемые для вычисления значений ETOPO1
Источник Наименование Год Тип данных Пространственное разрешение Исходный горизонтальный датум\ система координат URL
JODC JODC батиметрия Данные промеров глубин 0.5 км WGS 84 geographic http://www.jodc.go.jp/data_set/jodc/jegg_intro.html
NGDC Батиметрия Калифорнийского залива 2006 Данные ряда многолучевых гидролокационных батиметрических промеров 7 угл. секунд WGS 84 geographic http://www.add.scar.org:8080/add/
CEP Батиметрия Каспийского моря 1999 Оцифровка контуров глубин 1 угл. минута WGS 84 geographic http://www.caspianenvironment.org/dim/menu5.htm
CIESM Батиметрия Средиземного моря 2005 Данные ряда многолучевых гидролокационных батиметрических промеров 0.5 км WGS 84 geographic http://www.ifremer.fr/drogm_uk/Realisation/carto/Mediterranee/index.html


Топография. Для формирования и дополнения ETOPO1 топографическими измерениями были использованы материалы NGDC (National Geografic Data Center), NASA (National Aeronautics and Space Administration ), и NSIDC (National Snow and Ice Data Center).

Топографические данные, используемые для вычисления значений ETOPO1
Источник Наименование Год Тип данных Пространственное разрешение Исходный горизонтальный датум\ система координат URL
NASA SRTM30 2000 Данные радарной съемки SRTM 30 угл. секунд WGS 84 geographic http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
NGDC GLOBE 1999 Данные из различных источников 30 угл. секунд WGS 84 geographic http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/topo/globe.html
NSIDC Antarctica RAMP 2001 Данные спутниковой радарной съемки, воздушных радарных замеров высот, топографических карт 400 м WGS 84 geographic http://nsidc.org/data/nsidc-0082.html


Интегрированные батиметрические и топографические данные. Интегрированные батиметрические и топографические данные предоставлены SIO (Scripps Institute of Oceanography), LIBSR (Leibniz Institute for Baltic Sea Research) и NGDC (National Geografic Data Center).

Интегрированные батиметрические и топографические данные, используемые для вычисления значений ETOPO1
Источник Наименование Год Тип данных Пространственное разрешение Исходный горизонтальный датум\ система координат URL
SIO Измерения и вычисления топографии морского дна 2008 Данные спутникового измерения высот и гидрографических промеров 2 угл. минуты WGS 84 geographic http://topex.ucsd.edu/marine_topo/
LIBSR Батиметрия Балтийского моря 2001 Данные гидрографических промеров от 0.5 до 2 угл. минут WGS 84 geographic http://www.io-warnemuende.de/research/en_iowtopo.html
NGDC IBCAO 2008 Данные гидрографических промеров, оцифровки контуров, точечных объектов и координатной сетки 2 км WGS 84 geographic http://www.ibcao.org/
NGDC Модель рельефа побережья США с 1999 до 2005 Данные NOS гидрографических промеров и наземной топографии 3 угл. секунды WGS 84 geographic http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/coastal/coastal.html
NGDC Батиметрия Великих озер с 1996 до 2005 Данные гидрографических промеров, батиметрических контуров и наземной топографии 3 угл. секунды WGS 84 geographic http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/greatlakes/greatlakes.html


Материковая порода. Данные по метериковым породам, дающие представление о рельефе Антарктиды и Гренландии под толщей льда, предоставлены NSIDC (National Snow and Ice Data Center), EISMINT (European Ice Sheet Modeling Initiative) и SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research).


Данные, используемые для вычисления значений ETOPO1
Источник Наименование Год Тип данных Пространственное разрешение Исходный горизонтальный датум\ система координат URL
NSIDC Greenland Bedrock 2001 Данные спутникового измерения высот, воздушного топографического картирования (ATM), фотограмметрической оцифровки высот, радарной съемки и воздушных замеров эхолота 5 км WGS 84 geographic http://nsidc.org/data/nsidc-0092.html
EISMINT/SCAR Antarctica BEDMAP 2000 Данные спутниковой съемки, прежде всего радарного и сейсмического зондирования 5 км WGS 84 geographic http://www.antarctica.ac.uk//bas_research/data/access/bedmap/

Приведение к единой системе координат.

1. Вертикальная система координат. Все данные, составляющие цифровую глобальную модель рельефа ETOPO1 изначально были привязаны к уровню моря, за исключением данных по Каспийскому морю. Горизонтали в данных Каспийского моря были привязаны к местному уровню моря. Сетка была смещена на 28 метров по вертикали для совмещения измерений с общим набором данных ETOPO1.

2. Горизонтальная система координат. Все данные, составляющие цифровую глобальную модель рельефа ETOPO1 изначально были зарегистрированы в системе координат WGS84 и полярной стереографической WGS84. Были установлены зависимости и уравнения трансформации между горизонтальными системами координат. Все данные были приведены к WGS84 посредством использования программного обеспечения FME.

Разработка цифровой модели рельефа.

1. Проверка соответствия данных различных источников.

После приведения к единым вертикальной и горизонтальной системам координат трансформированные shape-файлы и растры были проверены средствами ArcMap на соответсвие между наборами данные. Проверенные и откорректированные shape-файлы были преобразованы в xyz-файлы.

В процессе подготвки были выявлены и решены следующие проблемы:

  • несоотвтествие данных IBCAO и измеренных и вычисленных значений поверхности моря топографических данных в прибережных районах.
  • ряд ошибок в данных SRTM30. Минимизация подобных ошибок была достигнута путем ручной обработки данных.
  • данные SRTM30 в оригинале содержат значение 0 в открытом океане. Нулевые значения были удалены посредством FME.

2. Регистрация данных. Обе версии данных ETOPO1 Ice Surface и Bedrock доступны в вариантах привязки по вершинам пиксела (cell-registred) и по центру пиксела (grid-registred). Разница между двумя вариантами в том, как определены ряды сетки.

Registration.jpeg

A. В случае grid-registred привязка осуществляется к центру пиксела, границы которого образуют ячейку сетки. Наиболее часто применим в случае представления дискретные (в том числе и усредненные) точечные данные.

B. В случае cell-registred прявязка осуществляется к внешним границам сетки. Как правило, используется для картогрфических изображений.

Таким образом, матрица grid-registred будет включать на один столбец и один ряд пикселей больше, нежели вариант cell-registred. В grid-registred крайние ряды сетки посажены на вершины Северного и Южного полюсов. В варианте cell-registred крайние ряды лишь касаются вершин полюсов.
Изначально данные были построены как grid-registred, с шагом в 1 угловую минуту, в диапазоне от полюса до полюса и от -180°до 180° по долготе; представлены единой матрицей размером 21601х10801 с множественным дублированием данных в ячейках, привязанных к вершинам полюсов и по -180°/180° линиям долгот. Данные cell-registred были образованы из данных grid-registred путем ресемплинга с помощью GMT-инструментов. Значение пиксела cell-registred получено путем усреднения значений четырех соседних пикселов исходных данных grid-registred.

3. Оценка качества ЦМР.

Горизонтальная и вертикальная точность по большей мере топографических и батиметрических характеристик зависит от данных, на основе которых были вычислены значения определенных пикселей цифровой модели.

Форматы данных.

Данные доступны для скачивания в следующих форматах:

  • netCDF (file Compression: GZIP)
    Version: 4.3.1
  • GRD98 (file Compression: GZIP)
  • binary (file Compression: GZIP)
    Поддерживает два формата данных:
    • 2-байтный/16-битный целочисленный (i2)
    • 4-байтный/32-битный с плавающей точкой (f4)
  • xyz (file Compression: GZIP)
  • georeferenced tiff (file Compression: GZIP)

Более подробное описание набора данных ETOPO1 можно найти в официальной документации, легшей в основу статьи.

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Статьи
Спецпроекты
Инструменты