最新2米分辨率北极开源DEM数据集(矢量文件)

一、项目背景

       美国明尼苏达大学(University of Minnesota)的极地地理空间中心(Polar Geospatial Center, PGC)于2023年8月发布了北极数字高程模型4.1版本(ArcticDEM Mosaic 4.1)。该DEM数据集是革命性的，分辨率达到了2米，而一般的开源DEM数据集分辨率是30米。ArcticDEM Mosaic 4.1数据的提供方PGC认为“ArcticDEM项目是一项非凡合作的成果，利用了先进的卫星图像、遥感技术和创新的数据处理技术。该项目成功生成了高度准确、详细和最新的数字高程模型(DEM)，使研究人员和决策者能够应对海平面上升、海岸侵蚀和保护脆弱的北极生态系统等关键挑战。”

二、数据集基本情况

       ArcticDEM项目旨在使用光学立体图像、高性能计算和开源摄影测量软件自动生成北极的高分辨率、高质量数字表面模型(DSM)。ArcticDEM是由从亚米分辨率(0.32至0.5米)立体像对的Maxar卫星图像中提取的数十万个单独的立体数字高程模型(DEM)构建的，包括来自WorldView-1、WorldView-2和WorldView-3的数据，以及来自GeoEye-1的少量数据，这些数据是在2007年至2022年夏季采集的。

       ArcticDEM Mosaic 4.1版采用了改进的中值镶嵌方法和水体置平(water flattening)等技术。新的镶嵌图汇集了所有15年的ArcticDEM数据，填补了前一版本中的许多空白。见图1和图2，ArcticDEM镶嵌以单独的50km x 50km瓦片(tile)或北极整体镶嵌块提供，瓦片的分辨率为每像素2米，而北极整体的镶嵌块的分辨率分别为100米、500米和1000米。

图1 ArcticDEM Mosaic 4.1版镶嵌瓦片覆盖区域示意图▼

图2 ArcticDEM Mosaic 4.1版整体镶嵌块覆盖区域示意图▼

       该数据集有超过20万亿个2米x 2米的高程单元，覆盖2000万平方千米的面积，见图1和图2。ArcticDEM Mosaic 4.1版覆盖了北极的完整区域(北纬60°以北的所有陆地区域)，包括整个阿拉斯加、格陵兰岛和堪察加半岛。

三、数据集的特色和优点

       PGC指出ArcticDEM数据集的主要特色和优点包括：

（1）无与伦比的准确度和精度：在描绘北极不断变化的地形时，提供了无与伦比的准确率和精度。研究人员和气候科学家可以利用这些高程模型来监测和模拟冰川动力学，跟踪永久冻土变化，并评估气候变化对极地环境的影响。

图3 ArcticDEM Mosaic 4.1版数据局部生成的山体阴影示意图▼

（2）全球可访问性：向全球用户免费公开。这种民主化的准入鼓励跨学科合作，并有助于为北极地区面临的挑战制定创新的解决方案。

（3）通用性：应用于各个部门，包括科学研究、救灾、导航和自然资源管理。它的高分辨率数据能够为各种项目和研究提供并扩展精确的地图绘制。

（4）长期访问：美国国家科学基金会(U.S. National Science Foundation, NSF)、国家地理空间情报局(National Geospatial-Intelligence Agency , NGA)和国家侦察局（National Reconnaissance Office, NRO）最近敲定了一项协议，允许公众在2032年之前继续访问使用北极和南极(阿拉斯加除外)上空收集的商业图像创建的历史和新的数字高程模型。10年的延期确保了研究人员和利益相关者能够获得最新的相关高程数据。

（5）用户友好界面：通过直观的在线界面轻松导航ArcticDEM数据。用户可以从多个访问点轻松浏览、可视化和下载根据其特定需求定制的高程模型，包括网络地图应用程序、WMS、AWS等。

四、数据集下载

前面提到了ArcDEM数据有多种方式下载，以下给出基于浏览器的镶嵌数据下载网址：https://data.pgc.umn.edu/elev/dem/setsm/ArcticDEM/mosaic/latest/。打开网页后如图4所示，可以看到不同分辨率的镶嵌数据文件夹，点击文件夹进去后就可以选择需要的瓦片下载。

图4 ArcDEM Mosaic 4.1版本数据集下载界面图▼

       也可以通过：https://www.dilitanxianjia.com/11527/; 下载ArcDEM Mosaic 4.1版本镶嵌数据集瓦片覆盖区域的矢量文件(shp格式)压缩包。压缩包解压后共有3个矢量文件，对应瓦片分辨率为2米、10米和32米，矢量文件的属性表中有每个瓦片的下载地址。

       值得注意的是该数据集名称上是DEM，但实际是DSM；水平和垂直绝对精度为4米，未使用外业控制点；对空洞等区域进行处理后的精度未验证，后续可能会开展验证工作；高程基准为WGS84椭球高。