一、項(xiàng)目背景

? ? ? ?美國明尼蘇達(dá)大學(xué)(University of Minnesota)的極地地理空間中心(Polar Geospatial Center, PGC)于2023年8月發(fā)布了北極數(shù)字高程模型4.1版本(ArcticDEM Mosaic 4.1)。該DEM數(shù)據(jù)集是革命性的，分辨率達(dá)到了2米，而一般的開源DEM數(shù)據(jù)集分辨率是30米。ArcticDEM Mosaic 4.1數(shù)據(jù)的提供方PGC認(rèn)為“ArcticDEM項(xiàng)目是一項(xiàng)非凡合作的成果，利用了先進(jìn)的衛(wèi)星圖像、遙感技術(shù)和創(chuàng)新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。該項(xiàng)目成功生成了高度準(zhǔn)確、詳細(xì)和最新的數(shù)字高程模型(DEM)，使研究人員和決策者能夠應(yīng)對(duì)海平面上升、海岸侵蝕和保護(hù)脆弱的北極生態(tài)系統(tǒng)等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”

二、數(shù)據(jù)集基本情況

? ? ? ?ArcticDEM項(xiàng)目旨在使用光學(xué)立體圖像、高性能計(jì)算和開源攝影測量軟件自動(dòng)生成北極的高分辨率、高質(zhì)量數(shù)字表面模型(DSM)。ArcticDEM是由從亞米分辨率(0.32至0.5米)立體像對(duì)的Maxar衛(wèi)星圖像中提取的數(shù)十萬個(gè)單獨(dú)的立體數(shù)字高程模型(DEM)構(gòu)建的，包括來自WorldView-1、WorldView-2和WorldView-3的數(shù)據(jù)，以及來自GeoEye-1的少量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是在2007年至2022年夏季采集的。

? ? ? ?ArcticDEM Mosaic 4.1版采用了改進(jìn)的中值鑲嵌方法和水體置平(water flattening)等技術(shù)。新的鑲嵌圖匯集了所有15年的ArcticDEM數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了前一版本中的許多空白。見圖1和圖2，ArcticDEM鑲嵌以單獨(dú)的50km?x?50km瓦片(tile)或北極整體鑲嵌塊提供，瓦片的分辨率為每像素2米，而北極整體的鑲嵌塊的分辨率分別為100米、500米和1000米。

圖1?ArcticDEM Mosaic 4.1版鑲嵌瓦片覆蓋區(qū)域示意圖▼

圖2?ArcticDEM Mosaic 4.1版整體鑲嵌塊覆蓋區(qū)域示意圖▼

? ? ? ?該數(shù)據(jù)集有超過20萬億個(gè)2米x 2米的高程單元，覆蓋2000萬平方千米的面積，見圖1和圖2。ArcticDEM Mosaic 4.1版覆蓋了北極的完整區(qū)域(北緯60°以北的所有陸地區(qū)域)，包括整個(gè)阿拉斯加、格陵蘭島和堪察加半島。

三、數(shù)據(jù)集的特色和優(yōu)點(diǎn)

? ? ? ?PGC指出ArcticDEM數(shù)據(jù)集的主要特色和優(yōu)點(diǎn)包括：

（1）無與倫比的準(zhǔn)確度和精度：在描繪北極不斷變化的地形時(shí)，提供了無與倫比的準(zhǔn)確率和精度。研究人員和氣候科學(xué)家可以利用這些高程模型來監(jiān)測和模擬冰川動(dòng)力學(xué)，跟蹤永久凍土變化，并評(píng)估氣候變化對(duì)極地環(huán)境的影響。

圖3?ArcticDEM Mosaic 4.1版數(shù)據(jù)局部生成的山體陰影示意圖▼

（2）全球可訪問性：向全球用戶免費(fèi)公開。這種民主化的準(zhǔn)入鼓勵(lì)跨學(xué)科合作，并有助于為北極地區(qū)面臨的挑戰(zhàn)制定創(chuàng)新的解決方案。

（3）通用性：應(yīng)用于各個(gè)部門，包括科學(xué)研究、救災(zāi)、導(dǎo)航和自然資源管理。它的高分辨率數(shù)據(jù)能夠?yàn)楦鞣N項(xiàng)目和研究提供并擴(kuò)展精確的地圖繪制。

（4）長期訪問：美國國家科學(xué)基金會(huì)(U.S. National Science Foundation, NSF)、國家地理空間情報(bào)局(National Geospatial-Intelligence Agency , NGA)和國家偵察局（National Reconnaissance Office, NRO）最近敲定了一項(xiàng)協(xié)議，允許公眾在2032年之前繼續(xù)訪問使用北極和南極(阿拉斯加除外)上空收集的商業(yè)圖像創(chuàng)建的歷史和新的數(shù)字高程模型。10年的延期確保了研究人員和利益相關(guān)者能夠獲得最新的相關(guān)高程數(shù)據(jù)。

（5）用戶友好界面：通過直觀的在線界面輕松導(dǎo)航ArcticDEM數(shù)據(jù)。用戶可以從多個(gè)訪問點(diǎn)輕松瀏覽、可視化和下載根據(jù)其特定需求定制的高程模型，包括網(wǎng)絡(luò)地圖應(yīng)用程序、WMS、AWS等。

四、數(shù)據(jù)集下載

前面提到了ArcDEM數(shù)據(jù)有多種方式下載，以下給出基于瀏覽器的鑲嵌數(shù)據(jù)下載網(wǎng)址：https://data.pgc.umn.edu/elev/dem/setsm/ArcticDEM/mosaic/latest/。打開網(wǎng)頁后如圖4所示，可以看到不同分辨率的鑲嵌數(shù)據(jù)文件夾，點(diǎn)擊文件夾進(jìn)去后就可以選擇需要的瓦片下載。

圖4?ArcDEM Mosaic 4.1版本數(shù)據(jù)集下載界面圖▼

? ? ? ?也可以通過：https://www.dilitanxianjia.com/11527/;?下載ArcDEM Mosaic 4.1版本鑲嵌數(shù)據(jù)集瓦片覆蓋區(qū)域的矢量文件(shp格式)壓縮包。壓縮包解壓后共有3個(gè)矢量文件，對(duì)應(yīng)瓦片分辨率為2米、10米和32米，矢量文件的屬性表中有每個(gè)瓦片的下載地址。

? ? ? ?值得注意的是該數(shù)據(jù)集名稱上是DEM，但實(shí)際是DSM；水平和垂直絕對(duì)精度為4米，未使用外業(yè)控制點(diǎn)；對(duì)空洞等區(qū)域進(jìn)行處理后的精度未驗(yàn)證，后續(xù)可能會(huì)開展驗(yàn)證工作；高程基準(zhǔn)為WGS84橢球高。