Model AsterGDEM - przydatny czy nie?
Gdy w czerwcu 2009 roku udostępniony został Aster Global Digital Elevation Model, od razu wywołał spore poruszenie, jako dostępny na otwartej licencji numeryczny model terenu o największym zasięgu (83°N - 83°S, podczas gdy zasięg SRTM-3 to 60°N - 56°S) i największej rozdzielczości (ok. 30 m, podczas gdy powszechnie dostępny SRTM-3 ma ok. 90 m). Szybko jednak okazało się, że posiada on pewne błędy, które niemal całą społeczność GIS-ową odwiodły od jego testowania i wykorzystywania, jednak czy słusznie?
AsterGDEM powstał w ramach współpracy NASA z japońsim Ministerstwem Ekonomii, Handlu i Przemysłu, w ramach którego w 1999 roku na pokładzie satelity Terra umieszczono urządzenie Aster, składające się z trzech systemów skanujących. Podczas dziewięcioletniej misji skaner VNIR (Visible and Near Infrared) zbierał zobrazowania w nadirze oraz wsteczne, które posłużyły do zmontowania stereopar. Obróbka zdjęć przebiegała całkowicie automatycznie, co uważane jest za źródło większości błędów w NMT. Wymaskowano chmury oraz obliczono wysokość terenu w oczkach regularnej siatki GRID. Następnie dla każdej komórki obliczono średnią arytmetyczną z wartości ze wszystkich stereopar, zaś ich liczbę zapisano w rastrowym pliku *_num dołączonym do każdego kafelka modelu.
Tak powstały NMT jest numerycznym modelem pokrycia terenu, nie zaś modelem rzeźby terenu, o czym dość często zapominają użytkownicy. AsterGDEM rozpowszechniany jest w geograficznym układzie odniesienia w formie kafelków 1°× 1° o rozdzielczości 1"×1", co na obszarze Polski daje wielkość terenową komórki rastra około 20×30m.
Za największy problem związany z wykorzystaniem modelu uznaje się artefakty występujące na powierzchni terenu. Zwrócili na nie uwagę już twórcy modelu w raporcie podsumowującym weryfikację nowego produktu (http://lpdaas.usgs.gov/lpdaas/content/download/4009/20069/version/3/file/ASTER+GDEM+Validation+Summary+Report.pdf), wydzielając cztery podstawowe rodzaje błędów:
- nieprawidłowo wymaskowane chmury - komórki o bardzo dużych wartościach wysokości, występują sporadycznie;
- nadmierne zaszumienie obrazu na obszarze wód śródlądowych (związane ze specyfiką skanowania promieniowaniem podczerwonym);
- stopnie i krawędzie;
- anomalie koncentryczne: wypukłe - "guzy", wklęsłe - "zagłębienia" oraz "kretowiska" otoczone wypukłym wałem.
Koncentryczne anomalie modelu AsterGDEM widoczne na cieniowanym obrazie rzeźby terenu oraz pliku *_num: 1-"guz", 2-"zagłębienie", 3-"kretowisko"
Pasowe anomalie modelu AsterGDEM widoczne na cieniowanym obrazie rzeźby terenu oraz pliku *_num
Stopnie oraz anomalie koncentryczne związane są z granicami wartości w pliku *_num. Wielkość tych anomalii rzadko przekracza 10 m, na obszarze Polski przeważnie wynoszą ok. 1-2 m, są jednak bardzo widoczne w cieniowanych obrazach rzeźby terenu wygenerowanych z AsterGDEM.
Średnia dokładność AsterGDEM szacowana przez twórców wynosi ok. 10 m, potwierdzają to wstępne oceny dokładność modelu na obszarze Polski. W modelu obserwuje się znaczną przewagę błędów ujemnych (zaniżanie wartości wysokości).
W umieszczonej w marcu 2010 roku na portalu http://gemorphometry.org ankiecie 50% uczestników ankiety stwierdziło, że NMT SRTM jest nadal bardziej przydatny; 30% twierdzi, że ani dokładność położenia, ani wiarygodność geomorfologiczna nie jest zadowalająca; 15% uznało, że dokładność położenia jest satysfakcjonująca po zmniejszeniu rozdzielczości; a jedynie 5% uznało AsterGDEM za doskonały produkt, trudny jednak do uzyskania, nikt natomiast nie uznał nowego NMT za świetny i równocześnie łatwy do uzyskania. O ile różnie można oceniać wpływ ewidentnych błędów w modelu na jego ogólną jakość i użyteczność, o tyle zastrzeżenia do sposobu pobierania AsterGDEM są dość zaskakujące.
Model pobrać można ze strony http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/, przy czym możliwa jest selekcja kafelków po współrzędnych, przez wgranie poligonu w formacie *.shp lub zaznaczając obszar zainteresowania na mapie. W trakcie jednaj sesji można wybrać do 1000 kafelków, z których pierwsze 100 ściągnięte zostanie od razu, pozostałe zaś w momencie, gdy serwer nie będzie zbyt obciążony.
Obszary zeskanowane podczas tworzenia AsterGDEM. Intensywność koloru czerwonego odpowiada ilości zobrazowań, co według twórców modelu przekłada się na dokładność modelu (źródło: www.ersdac.or.jp)
Ani dokładność modelu, ani występujące w nim błędy nie pozwalaj wykorzystywać AsterGDEM do prowadzenia szczegółowych analiz wielkoskalowych. Wydaje się jednak, że może on być cennym materiałem do analiz w małych i średnich skalach, nie wymagających tak precyzyjnych danych wysokościowych, jak np. obliczenia hydrologiczne (bezcelowe byłoby z resztą używanie do tego numerycznego modelu pokrycia terenu). Dużą role może również odegrać, jako źródło danych do tworzenia hipsometrycznych map podkładowych. Więcej informacji o modelu przeczytać można na stronach projektu: http://www.jspacesystems.or.jp/ersdac/GDEM/E/index.html
Olga Białobrzeska
