เปรียบเทียบ ASTER GDEM (30m) กับ SRTM DEM (90m)

SRTM DEM

  • SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM ของ NASA จัดทำโดย NASA เปิดให้บริการฟรีตั้งแต่ปี 2003 ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 80% ของพื้นที่โลก ขนาด pixel ของ DEM คือ 3 ฟิลิปดา(1 ฟิลิปดา ประมาณ 30 เมตร) หรือขนาดประมาณ 90 เมตร ข้อบกพร่อง ในเบื้องต้นของ SRTM DEM จะมี void หรือรูที่ไม่มีข้อมูลอยู่มากพอสมควร แต่ในรุ่นที่ 4 ปรากฎว่าได้แก้ไขข้อบกพร่องนี้ไปพอสมควร DEM ของ SRTM ผมได้นำไปใช้งาน ช่วยได้มากทีเดียว

ASTER GDEM

  • เป็นโครงการร่วมมือระหว่าง NASA และ METI (The Ministry of Economy, Trade, and Industry ของ ญี่ปุ่น) ตอนนี้ยังเป็น version 1 คาดว่าจะปรับปรุงข้อมูลไปอีกพอสมควร เนื่องจากมีข้อบกพร่องอยู่บ้าง ด้วยความที่ DEM มีขนาด pixel ที่ 1 ฟิลิปดา (ประมาณ 30 เมตร) ทำให้คนคาดหวังว่าจะได้ใช้ DEM ที่มีความละเอียดมากกว่า SRTM DEM แต่หลายๆคน ค่อนข้างผิดหวัง แต่อย่างไรก็ตามของใหม่ก็ต้องดีกว่าของเก่าอย่างแน่นอน เพียงแต่ความคาดหวังมันมากไปหน่อยแค่นั้นเอง
  • กระบวนการจัดทำ DEM เริ่มจากญี่ปุ่นสร้างดาวเทียม Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) และปล่อยสู่วงโคจรโดยกระสวยอวกาศของ NASA ในปี 1999
  • หลักของการทำ DEM คล้ายๆกับงาน Photogrammetry  คือถ่ายภาพเป็นภาพ stereo-pair คือในวงโคจรเดียวกัน จะถ่ายภาพในมุมจุดต่ำสุด(nadir) และถ่ายอีกครั้งเมื่อวงโคจรเลื่อนไปด้านหน้าและมุมถ่ายชี้กลับมาด้านหลัง (backward angle) ทำให้ได้ภาพคู่สามารถนำมาฟอร์มเป็นภาพ 3D และนำมาวัดความสูงได้ด้วยวิธี Automated processing ด้วยโปรแกรม Erdas Imagine software (Othobase Pro)
ASTER Satelite
  • หลักการจัดสร้าง DEM ดูได้จากไดอะแกรมด้านล่าง
ไดอะแกรมการจัดสร้าง DEM
  • ภาพถ่ายดาวเทียม 1 scene กินพื้นที่ประมาณ  60 กม. x 60 กม. การจัดทำ DEM ต้องโคจรประมาณ 4200 แนวเพื่อให้ภาพมี overlap ที่เพียงพอ และแต่ละแนวถ่ายภาพประมาณ 4100 ภาพ สรุปแล้วในการจัดทำ DEM ทั้งโลกนี้ ต้องใช้ภาพประมาณ 4100 x 4200 แต่ที่เป็นภาพคู่นำมาคำนวณความสูงมีประมาณ 1.5 ล้านภาพ ข้อมูลของ GDEM ครอบคลุมตั้งแต่แลตติจูด 83S จนถึง 83N การจัดสร้าง DEM จะแบ่ง GDEM ออกเป็น tile (เหมือนกระเบื้องปูพื้น) 1 tile กินพื้นที่ 1 องศา X 1 องศา (ประมาณ 108 กม. X 108 กม.) แล้วเปิดบริการให้ดาวน์โหลดไปใช้งานโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย เปิดให้ดาวน์โหลดไปใช้งานได้ประมาณ ครึ่งปีแล้วครับ (ตั้งแต่กลางปี 2009)

ตารางเปรียบเทียบระหว่าง ASTER DEM และ SRTM DEM

ASTER GDEM SRTM3*
Data source ASTER Space shuttle radar
Generation and distribution METI/NASA NASA/USGS
Release year 2009 ~ 2003 ~
Data acquisition period 2000 ~ ongoing 10  days (in 2000)
Posting interval 30m 90m
DEM accuracy (stdev.) 7~14m 10m
DEM coverage 83 degrees north ~ 83 degrees south 60 degrees north ~ 56 degrees south
Area of missing data Areas with no ASTER data due to constant cloud cover (supplied by other DEM) Topographically steep area (due to radar characteristics)
  • จากตารางด้านบนนำมาจาก website ของ ASTER GDEM ดูเหมือนว่า ASTER GDEM จะดีกว่า SRTM DEM ทุกๆด้าน

การ Download GDEM

ลงทะเบียนเพื่อดาวน์โหลด GDEM

วิธีการดาวน์โหลด GDEM

  • การเลือกดาวน์โหลดมีวิธีอยู่ 4 วิธีคือ เลือกโดยตรง(ด้วยการคลิกเลือก tile), เลือกจากการวาด polygon, เลือกจากกำหนด shape file และเลือกจากการกำหนดค่าพิกัด สำหรับผมเองเลือกจากการคลิกที่ tile สะดวกที่สุด
เลือกวิธีการดาวน์โหลด GDEM
  • เมื่อขยายรูปได้ตามที่ต้องการแล้ว คลิกที่ปุ่มกริด (Grid #) เพื่อแสดงเส้นกริดจะได้แบ่งรูป tile ได้ชัดเจน ดูรูปด้านล่าง
คลิกที่ tile เพื่อเลือก GDEM ที่จะดาวน์โหลด
  • การจะเลือกพื้นที่ที่ต้องการ แรกให้ขยายรูปก่อนด้วยการเลื่อนสกรอลล์ของเมาส์ (ปุ่มกลาง) เพื่อขยายรูป แล้วคลิกที่ tile ได้ขอบเขตตามที่ต้องการก็คลิกที่ปุ่ม Next ไปต่อได้เลย หน้าต่อไปจะเป็น list ของชื่อไฟล์ของ DEM ถ้าไม่มีอะไรก็คลิก Next ไปต่อได้เลย
แสดง list ของไฟล์ GDEM ที่ต้องเลือกเพื่อจะดาวน์โหลด
  • หน้าต่อไปผมเข้าใจว่าทาง website คงต้องการเก็บสถิติ ว่าผู้ใช้ดาวน์โหลดไปใช้ในกิจการด้านไหน พยายามเลือกให้ใกล้เคียงครับ
เลือกตอบว่านำ GDEM ไปใช้ในด้านใด
  • สุดท้ายมาถึงหน้าที่ต้องการจริงๆคือหน้าดาวน์โหลด จะเห็นชื่อไฟล์ของ GDEM ลิสต์เรียงกันอยู่ด้านซ้าย (เลข 1) และปุ่มดาวน์โหลดแต่ละไฟล์ด้านขวา (เลข 2) แต่ถ้าต้องการดาวน์โหลดทั้งหมดให้คลิกที่เลข 3 ถ้าค้นหาใน google จะพบว่าการดาวน์โหลด GDEM จะช้า แต่ที่ผมลองมาก็ OK เร็วพอใช้ได้ (ช่วงที่ผมใช้  server อาจจะ่ว่างพอดี)
ดาวน์โหลดไฟล์ GDEM

รูปแบบไฟล์ของ GDEM

  • ไฟล์ของ GDEM เมื่อดาวน์โหลดจะได้ไฟล์ zip เช่นที่ latitude 13N และ longitude 97E จะได้ไฟล์ชื่อ ASTGTM_N13E097.zip ชื่อไฟล์ค่อนข้างง่ายบอกพิกัดของ DEM มาให้เสร็จสรรพ เมื่อ unzip จะได้ 2 ไฟล์ที่เป็น GeoTiff (signed 16 bit ระบบค่าพิกัดเป็น geographic บน WGS84) คือ ASTGTM_N13E097_dem.tif และ ASTGTM_N13E097_num.tif ไฟล์หลังเรียกว่า QA Plane file ซึ่งผมยังไม่เข้าใจนักว่าใช้ทำอะไร

เปรียบเทียบ ASTER GDEM แและ SRTM DEM

  • ผมจะเปรียบเทียบพื้นที่ตัวอย่างคือดาวน์โหลดไฟล์ ASTGTM_N13E098_dem.tif ของ ASTER GDEM ในพื้นที่เดียวกันผมดาวน์โหลดไฟล์ SRTM_56_10.tif ของ SRTM DEM (การดาวน์โหลด SRTM DEM เคยกล่าวไปตอนก่อนแล้ว) ผมเปิดไฟล์ของ DEM ด้วย MicroDEM
  • จากรูปด้านบนเป็นการแสดงผลของ SRTM DEM จากโปรแกรม MicroDEM บริเวณปากแม่น้ำทวาย พม่า จะเห็นว่า SRTM จัดเป็นข้อมูล void คือเป็นแม่น้ำและทะเล ซึ่งก็ถือว่าถูกต้อง (แต่การแสดงข้อมูลเป็น void เช่นบนภูเขาจะไม่ถูกต้อง)

  • รูปด้านบนเป็น ASTER GDEM ที่บริเวณเดียวกัน ดูความสูงของภูเขาตรงแหลมทวายก็ดูคมชัดเพราะละเอียดกว่าและก็ OK ดี แต่ที่ผิดร้ายแรงคือตรงแม่น้ำทวายที่ผมวงให้ ร่องน้ำหรือแม่น้ำที่สามารถใช้เดินเรือประมงเข้าไปในเมืองทวายได้ จุดนี้กลับมีความสูงหรือประมาณว่าเป็นเนินเขามางอกอยู่กลางแม่น้ำวัดได้สูงประมาณ 80 เมตรซึ่งไม่ถูกต้องอย่างแน่นอน แต่อย่างที่ผมกล่าวไปแล้ว DEM ชุดนี้ยังเพิ่งให้บริการเท่านั้นยังมีเวลาแก้ไขและปรับปรุงให้ถูกต้องได้อีกมาก

การเปรียบเทียบ ASTER GDEM และ STRM DEM ในทัศนะอื่นๆ

  • ผมไม่ใช่นักวิชาการจึงเปรียบเทียบด้วยการดูด้วยสายตาเปล่า ลองไปดูทัศนะคนอื่นๆที่น่าสนใจได้แก่ http://www.gisdevelopment.net/technology/tm/tm001a.htm และอีกท่านหนึ่ง Arrowsmith blog

5 thoughts on “เปรียบเทียบ ASTER GDEM (30m) กับ SRTM DEM (90m)”

  1. ผมเองใช้แล้ว ทั้งสองตัวครับ
    ตอนแรกใช้ SRTM พอ GDEM ออกมาก็เลยนำมาใช้

    แต่มันมีข้อสังเกตนิดนึงนะครับพี่ ตรงที่ SRTM เป็นเทคโนโลยีแบบ RADAR ทำการบันทึกจริงๆละเอียดที่ 30 m.
    แต่ตอน distribute เขาเอามา resmapling ลดลงเหลือ 90 เมตรเพื่อแจกฟรี ดังนั้น geometry ผมว่าคุณภาพของ srtm เหนือกว่าเรื่องความคมชัด ส่วนเรื่องการแก้ค่า error พวก nodata SRTM ทำมาหลายรอบ หลาย model ตัวล่าสุด SRTM3 เลยออกมาเนียน

    แต่เนื่องจากงาน scale กลาง GDEM ได้เปรียบนะ ผมว่า ข้อมูลมีความถี่มากกว่า ย่อมใช้งานได้เยอะกว่า ฝรั่ง claim ไว้ที่ 20 เมตร ผมว่าก็ใช้ได้ในงานวางแผน ภาพกว้างแต่จะให้ดี ต้องรอเวอร์ชั่นที่ patch แล้วด้วยประมาณ GDEM 2 น่าจะ ok กว่าครับ

  2. โอ้โฮ comment ได้ถูกใจมากๆ ที่ผมสงสัยและขอความรู้หน่อยว่า การสะท้อนของคลื่นพวกนี้จะสะท้อนที่พื้นดินจริงๆหรือปล่าว ถ้าเป็นภูเขามีป่าไม้ทึบ คลื่นจะสะท้อนที่ตรงไหน ผมนำไปใช้งานในพม่า จะตัดถนนผ่านภูเขาสูง ที่ราบ แม่น้ำ สังเกตุว่าบางช่วงเป็นพื้นที่ flat ถ้าดูจาก DEM แต่ไปพบจริงๆ แล้วเจอเนินเขาขนาดใหญ่พอสมควร ที่ไม่อยู่ใน DEM ความสูงจากพื้นราบประมาณ 70-80 เมตร ผมกับทีมงานต้องเกาหัว เพราะต้องขีดเส้นใหม่ให้อ้อมๆไป หลักการออกแบบถนนก็เป็นที่ทราบดีว่า ต้องตรงและไม่ชันมากเพื่อลด cost

    ผมเห็นด้วยต้องรอ DEM รุ่นใหม่ แต่อย่างไรก็ตามสามารถนำไปใช้งานวางแผนได้ ดีกว่ามาใช้แผนที่รุ่นเก่าและต้องเสียเวลาเดินสำรวจเพื่อเลือกเส้นทาง

  3. Radar ของ SRTM ไม่ได้สะท้อนที่พื้นดินจริงครับ ถ้าเจอป่าทึบก็สะท้อนที่บนยอดของป่าไม้เลย ไม่เหมือนเลเซอร์สแกนเนอร์ (Lidar) ที่มีการ return หลายครั้งจนสามารถคัดกรองเอาเฉพาะข้อมูลที่ return ขึ้นมาจากการตกกระทบพื้นดินจริง แต่ข้อดีของการใช้ Radar ก็คือสามารถทะลุผ่านเมฆได้ สำหรับเรื่องความถูกต้องทางดิ่งนะ ผมว่า SRTM ดูดีกว่า GDEM นะครับ จากประสบการณ์การทำงานดัดแก้ภาพถ่ายดาวเทียม ซึ่ง Software สามารถเรียกค่าระดับ Terrain ของ DEM ขึ้นมาแสดง แล้วผมก็ดูเปรียบเทียบค่าระดับที่รังวัดจาก GPS (ที่มีการ Apply ค่า EGM96 แล้วนะครับ)ปรากฏว่าค่าระดับที่โปรแกรมอ่านได้จาก SRTM มีความใกล้เคียงกว่า GDEM โดยเฉพาะในพื้นที่ราบๆ เนี่ย SRTM ผิดไม่เกิน 5 เมตรเลยหล่ะ ส่วนเรื่องที่พี่บอกว่าดูพื้นที่ที่ Flat จาก SRTM แล้วปรากฏว่าไปในสนามจริงๆแล้วเจาะเนินเขานั้น ผมไม่แน่ใจว่าพี่ดูสภาพพื้นที่โดยตรงจาก DEM หรือเปล่า ซึ่งถ้าดูโดยตรงจาก DEM ผมว่ามีโอกาสพลาดเยอะ เนื่องจากในประเทศพม่าน่าจะมีภูเขาสูงเยอะ เพราะฉะนั้นเนินเขาเล็กๆ อาจจะถูกแสดงออกมาไม่ชัดเจนนัก อาจจะดูเป็นพื้นราบไปเลย ประกอบกับถ้าข้อมูล DEM ที่เอามาทำงานมีขนาดพื้นที่ที่กว้างมากนะครับ เพราะโปรแกรมมันจะพยายามเกลี่ยระดับความสว่างของ DEM ทั้งผืนใหม่ให้แสดงผลได้ครอบคลุมทุก Rang ความสูง ทางที่ดีพี่น่าจะเอามา generate contour ดูก่อนนะครับ หรือไม่ก็ตัดเอาเฉพาะพื้นที่ที่สนใจออกมาทำงาน น่าจะทำให้เห็นเนินเขาที่ว่านั้นได้

  4. ขอบคุณนะจเ็ด็จ ไ่ม่ได้พบกันเสียนานแล้วนะ ขอบคุณนะที่แวะมา comment ได้ความรู้ดีครับ ที่ผมพบมาตลอดคือ GDEM จะแสดงความสูงผิดตลอดถ้าเป็นพื้นที่เป็นน้ำ เช่นแม่น้ำ แต่ก็ไม่เป็นไรสามารถตัดทิ้งไปได้ รวมๆแล้วนำมาใช้งานได้ดีครับ

Leave a Reply

Your email address will not be published.