Сравнение ЦМР ArcticDEM с данными воздушного лазерного сканирования

DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-178-195

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

И.А. Рыльский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет,
Ленинские горы, д. 1, Москва, Россия, 119234,
E-mail: rilskiy@mail.ru

М.С. Малеванная

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет,
Ленинские горы, д. 1, Москва, Россия, 119234,
E-mail: malevannaya_m@mail.ru

Д.А. Парамонов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет,
Ленинские горы, д. 1, Москва, Россия, 119234,
E-mail: paramonovwork@mail.ru

Р.В. Груздев

ФГБУН Институт природных ресурсов, экологии и криологии, Сибирское отделение РАН,
ул. Недорезова, д. 16а, а/я 1032, Чита, Россия, 672002,
E-mail: rogruzdev@mail.ru

Аннотация

Статья посвящена оценке точности цифровой модели рельефа ArcticDEM в сравнении с данными воздушного лазерного сканирования (ВЛС) на территории Кольского п-ова. ArcticDEM, созданная на основе стереоскопической обработки спутниковых снимков, обладает высокой детальностью (разрешение до 2 м), но ее точность требует проверки, особенно в условиях сложного рельефа и растительного покрова. В качестве эталона авторами использованы данные воздушного лазерного сканирования с плотностью более 6 точек на м2, охватывающие площадь 260 км2. Основные результаты исследования показывают наличие систематических отклонений на несколько дециметров, что может требовать коррекции для повышения точности данных. Данные ArcticDEM обладают хорошей фильтрацией растительного покрова, без которой итоговые значения могут иметь на порядок большие отклонения. Погрешности возрастают с увеличением расчлененности рельефа. ArcticDEM соответствует требованиям для создания топопланов м-ба 1:10 000 с сечением рельефа 5 м, но не подходит для м-ба 1:5 000 из-за недостаточной точности. На водных объектах наблюдаются значительные отклонения (до 1 м) на водной поверхности, что связано с ограничениями стереофотограмметрии для однородных текстур. ArcticDEM демонстрирует высокую точность, в т. ч. и в условиях тундры и лесотундры, но ее использование требует учета систематических погрешностей и оценки расчлененности рельефа. Модель пригодна для региональных исследований, но в горных районах ее точность может существенно падать. Результаты исследований подтверждают заявленные производителем погрешности, если трактовать их значения как величину одного стандартного отклонения. Исследование подчеркивает важность валидации глобальных ЦМР локальными высокоточными данными, такими как ВЛС, для обеспечения достоверности результатов в научных и прикладных задачах.

Ключ. слова

ГИС, воздушное лазерное сканирование, лидар, лесотундра, цифровая модель рельефа, ArcticDEM

Список литературы

  1. Капралов Е.Г., Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Основы геоинформатики. Учебное пособие для студентов вузов в 2-х книгах. М.: Академия, 2004. 480 с.
  2. Руководство по аэрофотосъемочным работам. Министерство гражданской авиации, М.: 1986. 176 с.
  3. Bi H. Digital Terrain Analysis Based on DEM. Frontiers of Forestry in China, 2006. V. 1. P. 54–58.
  4. Chandler H. Terrain Measurement Using Automated Digital Photogrammetry. Engineering Geology Special Publications, 2001. V. 18. P. 13–18. DOI: 10.1144/GSL.ENG.2001.018.01.0.
  5. Chen Q. Airborne Lidar Data Processing and Information Extraction. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2007. V. 73. No. 2. P. 109–112.
  6. Gorgens E., Valbuena R., Rodriguez L. A Method for Optimizing Height Threshold When Computing Airborne Laser Scanning Metrics. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2017. V. 83. No. 5. P. 343–350. DOI: 10.14358/PERS.83.5.343.
  7. Lohr U. Digital Elevation Models by Laser Scanning: Principle and Applications. Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, 1997. P. 174–180.
  8. Morin P., Porter C., Cloutier M., Howat I., Noh M.-J., Willis M., Bates B., Willamson C., Peterman K. ArcticDEM; A Publically Available, High Resolution Elevation Model of the Arctic. EPSC2016-8396, 2016.
  9. Mukul M., Mukul M., Srivastava V., Jade S. Uncertanties in the Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) Heights: Insights from the Indian Himalaya and Peninsula. Scientific Reports, 2017. V. 7. P. 41672. DOI: 10.1038/srep41672.
  10. Porter C. et al. ArcticDEM—Strips, Version 4.1. Harvard Dataverse, 2022. DOI: 10.7910/DVN/C98DVS.

Для цитирования: Рыльский И.А., Малеванная М.С., Парамонов Д.А., Груздев Р.В. Сравнение ЦМР ArcticDEM с данными воздушного лазерного сканирования. ИнтерКарто. ИнтерГИС. M.: Географический факультет МГУ, 2025. Т. 31. Ч. 2. С. 178–195. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-178-195

For citation: Rylskiy I.A., Malevannaya M.S., Paramonov D.A., Gruzdev R.V. Comparison of ArcticDEM with airbome laser scanning data. InterCarto. InterGIS. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2025. V. 31. Part 2. P. 178–195. DOI: 10.35595/2414-9179-2025-2-31-178-195 (in Russian)