Digitale Geländemodelle
Digitales Geländemodell (DGM) oder auch Digitales Höhenmodell (DHM) sind Oberbegriffe von digitalen Modellen für Geländehöhen und -formen. Es gibt viele verschiedene freie und kostenpflichtige Quellen, welche Geländedaten in diversen Dateiformaten anbieten.
Modelle
Das DGM nähert eine Geländeoberfläche durch eine bestimmte Menge an regelmäßig oder unregelmäßig angeordneten Stützpunkten an. Die Oberfläche kann zwischen den Stützpunkten interpoliert oder anhand der Stützpunkte approximiert werden. Die Genauigkeit des DGM ist vor allem von der Rasterweite und der Geländerauhigkeit abhängig. Globale DGM sind in Rasterweiten von 30 Bogensekunden (arc-seconds) (etwa 1km) bis zu 1/3 Bogensekunden (etwa 10m) frei verfügbar.
Primäre DGM
Bei dem primären (gemessenen) DGM treten typischerweise unregelmäßig angeordnete Stützpunkte auf. Diese Punkte werden zusammen mit Strukturinformationen als Vektordaten abgespeichert und gewöhnlich anhand von unregelmäßigen Dreiecksnetzen modelliert. Innerhalb der Dreiecke wird die Geländehöhe linear interpoliert. Auf unregelmäßigen Dreiecksnetzen können Algorithmen zur Reduzierung der Dreiecke jedoch nur sehr umständlich bzw. gar nicht angewandt werden.
Sekundäre DGM
In sekundären (gerechneten) DGM sind die Stützpunkte regelmäßig angeordnet und können so im Rasterdatenformat abgespeichert werden. Obwohl die Stützpunkte Tripel sind, muss für jeden Stützpunkt nur der Y-Wert (Höhenwert) gespeichert werden. Die X- und Z-Koordinate ergibt sich aus der Position (Spalte / Zeile) im Rastergitter. Das Format benötigt daher nur wenig Speicherplatz und ist sehr leicht einzulesen.
Datensätze
Digital Terrain Elevation Data (DTED)
DTED ist ein digitales Geländemodell in einem Raster mit gleichmäßigen Abständen. Sie entsprechen den Geländedaten des USGS, wurden aber von der NGA für militärische Zwecke entworfen. Die DTED-Dateien sind in 1°-Pakete aufgeteilt und können durch Angabe der geographischen Länge und Breite auf der Welt zugeordnet werden. Die Daten sind in verschiedenen Detailstufen erhältlich, wobei nur DTED-0 Daten frei verfügbar sind:
- DTED-0: Rasterweite von 30 Bogensekunden (etwa 1km)
- DTED-1: Rasterweite von 3 Bogensekunden (etwa 90m)
- DTED-2: Rasterweite von 1 Bogensekunde (etwa 30m)
Quellen:
- NGA Raster Roam Download-Portal von DTED-0 Daten in vielen Dateiformaten
- GIS Data Depot Alternative Quelle für DTED-0 Daten
NASA Shuttle Radar Topography Mission Data (SRTM)
Im Rahmen der NASA Shuttle Radar Topography Mission wurde im Februar 2000 vom Weltraum aus ein hochauflösendes Digitales Geländemodell von fast der gesamten Erdoberfläche erfasst. Die Daten sind ebenfalls im Rasterdatenformat in 1°-Pakete aufgeteilt und in verschiedenen Detailstufen frei erhältlich:
- SRTM-1: Rasterweite von 1 Bogensekunde (etwa 30m) (Nur für das Gebiet der USA erhältlich)
- SRTM-2: Rasterweite von 2 Bogensekunden (etwa 60m)
- SRTM-3: Rasterweite von 3 Bogensekunden (etwa 90m)
Die veröffentlichten Daten (Version 1) weisen neben fehlenden Gitterpunkten auch Messfehler - verursacht durch reflektierende Flächen wie Wasseroder Eis - auf. 2005 wurden diese Daten qualitativ verbessert und unter Version 2 veröffentlicht.
Quellen:- ftp://e0srp01u.ecs.nasa.gov/srtm/version2/ SRTM-1 (nur USA) und SRTM-3 Daten
- http://srtm.csi.cgiar.org/ SRTM-3 Daten mit Online-Selektion in GeoTIFF oder ARC|Info ASCII Format
- http://seamless.usgs.gov/ Alternative Formate mit Online-Selektion
- http://glcf.umiacs.umd.edu/data/srtm/index.shtml Alternative Formate mit Online-Selektion
GTOPO30
GTOPO ist ein digitales Geländemodell des US-amerikanischen geologischen Dienstes USGS. Es ist frei verfügbar und mit einer Genauigkeit von 30 Bogensekunden das beste frei verfügbare DGTM, welches die komplette Erdoberfläche abdeckt.
Quellen:GIS Dateiformate
Dateiformate in denen digitale Geländedaten gespeichert werden, gibt es wie Sand am Meer. Im Folgenden finden Sie ein paar Informationen zu den bekanntesten und vor allem auf den meisten Downloadportalen für globale Geländedaten angebotenen Datei-Formaten.
ARC/INFO ASCII Grid
ncols 6000 nrows 6000 xllcorner 5 yllcorner 45 cellsize 0.00083333333333333 NODATA_value -9999 0 12 14 422 421 427 432 434 0 0 1 11 19 417 415 417 420 -9999 424 3
ARC/INFO ASCII Grid ist ein Format, welches für die kommerzielle GIS Anwendung ARC/INFO von ESRI entwickelt wurde. Das Format besteht aus einem Header und Höhedaten im ASCII-Format. Der Header liefert Informationen über die geographische Position und Auflösung der Daten. Die Höhedaten selbst bestehen aus einem Gitter von Integerzahlen. Die Dateiendung ist gewöhnlich *.ASC oder *.GRD
Beschreibung:
- ncols: Anzahl der Spalten im Gitter
- nrows: Anzahl der Zeilen im Gitter
- xllcorner: x-Koordinate der südwestlichen Rasterzelle
- yllcorner: y-Koordinate der südwestlichen Rasterzelle
- cellsize: Auflösung des Gitters in Bogensekunden (1/3600 Grad)
- NODATA_value: Kennung für Datenlücken
- XXX XXX: Das Gitter mit leerzeichen-getrennten Intergerzahlen
Das ARC/INFO Format gibt es auch als Binary Grid, ist aber von ESRI nicht dokumentiert.
GeoTIFF
GeoTIFF ist ein Dateiformat zum Speichern von Bilddaten, welches eine verlustfreie Speicherung zulässt. Der Unterschied zum TIFF-Format ist, dass neben den Rasterdaten im Bild auch Informationen zur Einordnung in die Weltkoordinaten gespeichert werden können. Ursprünglich wurde das Format von der Firma Intergraph geschaffen und wird mittlerweile von vielen Firmen und Organisationen unterstützt. Es kann in den meisten GIS- und einigen Bildverarbeitungsprogrammen verarbeitet werden.
Es existiert eine frei verfügbare Bibliothek "LibGeoTIFF", mit der Dateien im GeoTIFF-Format gelesen und geschrieben werden können. Die Bibiliothek bietet auch eine C API an.
Quellen: