Глобальная цифровая модель рельефа ETOPO1
по адресу http://gis-lab.info/qa/etopo1-overview.html
Описание набора данных ETOPO1. Источники данных. Общие характеристики.
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.
версия Ice Surface |
|
| 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.
версия Ice Surface |
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 данны. Проверенные и откорректированные shape-файлы были отковертированы 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 (grid-registred) и по центру пиксела (cell-regisrtred). Разница между двумя вариантами в том, как определены ряды сетки.
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 в 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.