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)

• หลักการจัดสร้าง DEM ดูได้จากไดอะแกรมด้านล่าง

• 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

• สามารถดาวน์โหลดได้จาก 2 website คือ Nasa Reverb และ LP DAAC Global Data Explorer

วิธีการดาวน์โหลด GDEM

• การเลือกดาวน์โหลดมีวิธีอยู่ 4 วิธีคือ เลือกโดยตรง(ด้วยการคลิกเลือก tile), เลือกจากการวาด polygon, เลือกจากกำหนด shape file และเลือกจากการกำหนดค่าพิกัด สำหรับผมเองเลือกจากการคลิกที่ tile สะดวกที่สุด

• เมื่อขยายรูปได้ตามที่ต้องการแล้ว คลิกที่ปุ่มกริด (Grid #) เพื่อแสดงเส้นกริดจะได้แบ่งรูป tile ได้ชัดเจน ดูรูปด้านล่าง

• การจะเลือกพื้นที่ที่ต้องการ แรกให้ขยายรูปก่อนด้วยการเลื่อนสกรอลล์ของเมาส์ (ปุ่มกลาง) เพื่อขยายรูป แล้วคลิกที่ tile ได้ขอบเขตตามที่ต้องการก็คลิกที่ปุ่ม Next ไปต่อได้เลย หน้าต่อไปจะเป็น list ของชื่อไฟล์ของ DEM ถ้าไม่มีอะไรก็คลิก Next ไปต่อได้เลย

• หน้าต่อไปผมเข้าใจว่าทาง website คงต้องการเก็บสถิติ ว่าผู้ใช้ดาวน์โหลดไปใช้ในกิจการด้านไหน พยายามเลือกให้ใกล้เคียงครับ

• สุดท้ายมาถึงหน้าที่ต้องการจริงๆคือหน้าดาวน์โหลด จะเห็นชื่อไฟล์ของ GDEM ลิสต์เรียงกันอยู่ด้านซ้าย (เลข 1) และปุ่มดาวน์โหลดแต่ละไฟล์ด้านขวา (เลข 2) แต่ถ้าต้องการดาวน์โหลดทั้งหมดให้คลิกที่เลข 3 ถ้าค้นหาใน google จะพบว่าการดาวน์โหลด GDEM จะช้า แต่ที่ผมลองมาก็ OK เร็วพอใช้ได้ (ช่วงที่ผมใช้  server อาจจะ่ว่างพอดี)

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