Was ist die Quelle für horizontale und vertikale Streifen in USGS-DEMs?

10

Bei der Verarbeitung von 30- und 10-Meter-DEM-Daten, die über den National Map Viewer aus dem National Elevation Dataset heruntergeladen wurden, stellten wir horizontale und vertikale Streifen nicht nur in den erzeugten Ergebnissen fest, sondern lediglich in analytischen Hügelschattierungen der rohen DEMs. Kennt jemand die Quelle? Wenn nicht die Quelle, wie kann man diese Artefakte entfernen? Diese Artefakte werden bei Verwendung der DEMs zur Berechnung topografischer Indizes sehr ausgeprägt . Diese Artefakte bleiben auch nach dem Auffüllen der Vertiefungen erhalten.

Unten sehen Sie Bilder, die die Streifen in 30 m und 10 m Daten von Wassereinzugsgebieten in Pennsylvania und Colorado zeigen, sowie eine fertige Berechnung des topografischen Index, die die Artefakte für ein Wassereinzugsgebiet in Syracuse, NY, zeigt.

Colorado - HUC8 - 10190004 - 10 m

Colorado - HUC8 - 10190004 - 10 m

Colorado - HUC8 - 10190004 - 30 m

Colorado - HUC8 - 10190004 - 30 m

Pennsylvania - HUC8 - 02040103 - 10 m

Pennsylvania - HUC8 - 02040103 - 10 m

Pennsylvania - HUC8 - 02040103 - 30 m

Pennsylvania - HUC8 - 02040103 - 30 m

Fertige TI-Berechnung für die Wasserscheide Onondaga Creek in Syracuse, NY

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

traggatmot
quelle

Antworten:

15

Versuch meine eigene Frage zu beantworten:

Die Ursache für das Striping in den von mir bereitgestellten Beispielen liegt ausschließlich in meinem Workflow und nicht in einem älteren Problem mit der ursprünglichen Zusammenstellung oder Mosaikierung der Daten. Die DEMs, mit denen ich zu tun hatte, wurden alle aus neueren Techniken generiert, wie aus dieser Karte hervorgeht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die beiden Methoden, die die Bereiche abdecken, mit denen ich gearbeitet habe, sind LIDAR und andere aktive Sensoren oder komplexe lineare Interpolation. Die älteren Techniken, auf die @Dan Patterson verwiesen wird, sind die manuellen Profilierungs- und Gestaltphotomapper-Techniken. In der Tat verweist die USGS im NED-Link @Dan Patterson auf Folgendes:

Ältere Quell-DEMs, die mit veralteten Methoden erstellt wurden, wurden während des NED-Montageprozesses gefiltert, um Artefakte zu minimieren, die häufig in Daten vorkommen, die mit diesen Methoden erstellt wurden. Das Entfernen von Artefakten verbessert die Qualität der Hang-, Schattenrelief- und synthetischen Entwässerungsinformationen, die aus den Höhendaten abgeleitet werden können, erheblich. Der Filterprozess zum Entfernen von Artefakten beseitigt nicht alle Artefakte. In Bereichen, in denen das einzige verfügbare DEM mit älteren Methoden hergestellt wird, kann es immer noch zu "Striping" kommen. Die Verarbeitung des NED umfasst auch Schritte zum Anpassen von Werten, bei denen benachbarte DEMs nicht gut übereinstimmen, und zum Füllen von Splitterbereichen fehlender Daten zwischen DEMs. Diese Verarbeitungsschritte stellen sicher, dass der NED keine Hohlräume und minimale künstliche Diskontinuitäten aufweist.

Was hat meine Striping-Probleme verursacht?

Um die TI-Werte in SAGA GIS korrekt zu berechnen, müssen die Zelleneinheiten in Metern angegeben werden, nicht die Gradmessung des ursprünglichen geografischen Koordinatensystems. Daher bestand der erste Schritt unseres Workflows darin, ArcMAP (ich hasse das Projektions-Toolset von SAGA) zu verwenden Projizieren Sie das DEM in die richtige UTM-Projektion. In diesem Schritt gibt es verschiedene Optionen zum erneuten Abtasten des DEM. In allen DEMs und den resultierenden Ausgaben mit Striping haben wir fälschlicherweise die Standard-Resampling-Technik als unsere Wahl gelassen- Der Standard-Resampling-Algorithmus ist Nearest Neighbor, der niemals mit einem kontinuierlichen Datensatz wie den in einem DEM vorhandenen Evelationsdaten verwendet werden sollte. Wenn die DEMs unter Verwendung der bi-linearen Interpolations-Neuabtastung projiziert wurden, wurden keine horizontalen oder vertikalen Artefakte im DEM oder einem der resultierenden Produkte beobachtet.

ESRI wusste davon:

DEMs sind anfällig für Artefakte. In vielen DEMs wurden bereits einige Artefakte während der Erstellung eingeführt. Hügelschatten dieser DEMs vergrößern die Anomalien und machen sie sichtbar. Wenn das DEM keine Artefakte aufweist, bevor es als Hillshade gerendert wird, kann das Problem durch die Verwendung einer falschen Resampling-Methode beim Projizieren der DEM-Daten verursacht werden. Ein DEM sind kontinuierliche Rasterdaten. Die bilineare Resampling-Methode sollte in Rasterprojektionen oder Rastertransformationen verwendet werden. Verwenden Sie beim Projizieren von Rasterdaten mit dem Project Raster GP-Tool nicht die Standard-Resampling-Methode. Wählen Sie stattdessen eine bilineare Resampling- oder eine kubische Faltungs-Resampling-Methode.

Quelle: http://support.esri.com/de/knowledgebase/techarticles/detail/29127

Und die USGS weiß davon, wie in den FAQ angegeben:

F: Welche Resampling-Methoden eignen sich am besten, um die Genauigkeit der NED-Daten und die Geländeeigenschaften zu erhalten?

A: Kubische Faltung und bilineare Interpolation sind die bevorzugten Methoden zum erneuten Abtasten digitaler Höhendaten und führen zu einem glatteren Erscheinungsbild. Der nächste Nachbar neigt dazu, Artefakte wie Treppenstufen und periodische Streifen in den Daten zu hinterlassen, die beim Anzeigen der Höhendaten möglicherweise nicht erkennbar sind, sich jedoch auf die Ableitungen auswirken können, z. B. schattierte Reliefs oder Hangraster. *

Quelle: http://ned.usgs.gov/faq.html#RESAMPLE

Meine dumme Akzeptanz der Standardeinstellungen in ArcMap (und meine Unkenntnis der Ergebnisse) haben dies verursacht. Ein sehr offensichtlicher Fehler wahrscheinlich.

Lebe und lerne.

traggatmot
quelle
1

Es gibt einige Beiträge zur möglichen Quelle des Streifens, die zu lang sind, um sie hier zu kopieren und beispielsweise zu veröffentlichen

https://geonet.esri.com/message/248734?sr=search&searchId=8194652f-cac8-4737-93a2-c5dccdeb29ff&searchIndex=5#248734

http://ned.usgs.gov/about.html

http://www.ctmap.com/assets/pdfprojects/destripe.pdf

Einige der Probleme hängen mit der Art der Daten selbst zusammen.


quelle
Vielen Dank für diese hilfreichen Links. Sie halfen mir zu verstehen, wie ich Striping- oder manuell profilierte DEM-Daten (um die Terminologie hier zu verwenden: ctmap.com/assets/pdfprojects/destripe.pdf ) oder automatisch verarbeitete Daten mit GPM (Gestalt Photomapper) beobachten würde. Sie führten aber auch zu Quellen, aus denen hervorgeht, dass die von mir heruntergeladenen DEMs von neueren Verarbeitungstechniken abgeleitet sind. Zum Beispiel wurde der Colorado-Datensatz unter Verwendung von "Complex Linear Interpolation" und der PA-Datensatz unter Verwendung von LIDAR-Daten erzeugt. Ich denke, diese Techniken werden das Striping stark verringern. Sind sie nicht?
traggatmot
Bitte versuchen Sie, die Informationen in den Links zusammenzufassen.
Aaron