免费 DEM 数据：数字高程模型去哪里下载、要检查什么
免费的高程数据分为两类，差别很大。全球模型以约 30 米的分辨率覆盖几乎全部陆地，是从太空测得的，因此描述的是地表的顶部——包括林冠和建筑。国家激光雷达计划以 1 米或更高分辨率覆盖单个国家，通常提供裸地地形。选哪一种取决于工作内容，也取决于常被忽略的三项检查：是表面还是地形、高程基准，以及许可。
全球高程模型（约 30 m）
Copernicus DEM GLO-30 是格网为 1 角秒（约 30 m）的全球表面模型，由 2011 至 2015 年获取的 TanDEM-X 雷达数据生成。高程以 EGM2008 大地水准面为基准，30 m 和 90 m 版本在全球范围内以免费许可提供。
SRTM 1 角秒（SRTMGL1）来自 2000 年 2 月的航天飞机雷达任务，覆盖北纬 60° 至南纬 56° 之间的陆地，高程单位为米，以 EGM96 大地水准面为基准；其数据空洞用其他数据集填补。NASADEM 是对同一 SRTM 数据的再处理，空洞填补更好，并以大地水准面为基准。AW3D30 是由 ALOS 卫星上光学 PRISM 传感器生成的 1 角秒表面模型，注册后可免费用于商业和非商业用途。ASTER GDEM 第 3 版以 EGM96 大地水准面为基准，把覆盖范围扩展到北纬 83° 至南纬 83°，但其文档提示仍存在异常和伪影。
国家激光雷达计划（1 m 及更精细）
只要有国家级计划，它通常是更好的起点。在美国，USGS 三维高程计划（3DEP）发布裸地 DEM——已进行激光雷达飞行的地区为 1 m，全国范围为 1/3 角秒无缝覆盖——免费且无使用限制，通常以 NAVD88 为基准。在英格兰，环境署（Environment Agency）的 LIDAR Composite DTM 以 1 m 分辨率覆盖约 99% 的国土，采用 Open Government Licence，以 Ordnance Datum Newlyn 为基准，由标称高程精度为 ±15 cm RMSE 的测量数据生成。
许多其他国家通过其测绘机构发布激光雷达地形数据，OpenTopography 等门户网站同时托管全球模型和全国性数据集。优先使用机构自己的下载页面：那里写明基准、精度和许可。
表面还是地形？第一项检查
Copernicus DEM 和 AW3D30 是表面模型：在森林中给出树冠，在城市中给出屋顶。SRTM 和 ASTER 由雷达和立体影像从上方测得，同样受植被和建筑的影响。这适用于区域地貌、景观尺度的通视或对场地的初步了解，而不适用于任何需要地面的工作——土方量、植被覆盖坡面的排水、设计标高。
激光雷达 DTM 去除了植被和建筑；USGS 将裸地数据定义为不含植被、建筑及其他人造构筑物的地形。
| 数据集 | 覆盖范围 | 格网 | 描述的内容 | 高程基准 | 许可 |
|---|---|---|---|---|---|
| Copernicus DEM GLO-30 | 全球 | 1 角秒（≈30 m） | 表面模型（雷达） | EGM2008 大地水准面 | 免费许可，全球 |
| SRTM 1 角秒 | 北纬 60° – 南纬 56° | 1 角秒（≈30 m） | 表面（雷达，2000 年） | EGM96 大地水准面 | 开放，无限制 |
| NASADEM | 北纬 60° – 南纬 56° | 1 角秒（≈30 m） | 再处理的 SRTM | 大地水准面 | NASA 开放数据 |
| AW3D30 | 全球陆地 | 1 角秒（≈30 m） | 表面模型（光学） | 海拔高度 | 注册后免费，JAXA 条款 |
| ASTER GDEM v3 | 北纬 83° – 南纬 83° | 1 角秒（≈30 m） | 表面（光学立体） | EGM96 大地水准面 | 免费，按现状提供 |
| USGS 3DEP | 美国 | 1 m（激光雷达区域）、1/3 角秒无缝 | 裸地 | 通常为 NAVD88 | 免费，无使用限制 |
| 英格兰 LIDAR Composite DTM | 英格兰约 99% | 1 m | 裸地 | Ordnance Datum Newlyn | Open Government Licence |
高程基准：第二项检查
全球模型给出的是相对大地水准面的高程——Copernicus DEM 为 EGM2008，SRTM 和 ASTER GDEM 为 EGM96——而 GNSS 测量和许多无人机 DEM 给出的是相对椭球面的高度，国家数据集则使用各自的基准，例如美国的 NAVD88 或英格兰的 Ordnance Datum Newlyn。差值可达数十米。在把免费 DEM 与您自己的测量成果比较之前，先把两者统一到同一高程基准；大地水准面格网可完成转换。
分辨率不等于精度
30 m 的格网间距只说明多久存储一个高程，并不说明它有多准。全球模型会把一个料堆、一个台阶或一段路堑平滑到格网单元里，其高程误差以米计而不是以厘米计。全球数据用于背景、规划和区域分析；计算方量请使用无人机测量或激光雷达 DTM。
许可
免费并不总是意味着无条件。SRTM 无限制共享，3DEP 产品无使用限制，英格兰的合成 DTM 采用 Open Government Licence，AW3D30 注册后按 JAXA 使用条款免费，Copernicus DEM 以其自己的免费许可发布。请阅读条款，并按各许可的要求注明出处。
在 STREAM 中打开免费 DEM 数据
全球分幅和以角秒计的 3DEP 产品采用地理坐标（纬度和经度）。加载前请把它们重投影到项目的投影坐标系——例如当地的 UTM 投影带——以便距离、面积和体积以米为单位量测。门户网站提供 GeoTIFF 时请下载 GeoTIFF。
同一区域的多个分幅会作为一个曲面加载：STREAM 把可见的 DEM 合并为一个镶嵌，分析、等高线和断面可以跨越分幅边缘读取。“高程基准”用大地水准面格网（GTX、GeoTIFF、GRI 或 BYN）把高程转换为新的 GeoTIFF，下载的文件保持不变。
常见问题
免费的 DEM 数据去哪里下载？
全球模型——Copernicus DEM、SRTM、NASADEM、AW3D30 和 ASTER GDEM——以约 30 m 覆盖几乎全部陆地。国家激光雷达计划，例如美国的 USGS 3DEP 和英格兰环境署的 LIDAR Composite DTM，以 1 m 或更精细的分辨率覆盖单个国家。
免费的全球 DEM 是裸地吗？
不是。Copernicus DEM 和 AW3D30 是包含植被和建筑的表面模型，SRTM 和 ASTER 也同样受其影响。需要裸地地形时，请在有条件的地方使用国家激光雷达 DTM。
免费 DEM 使用什么高程基准？
各不相同：Copernicus DEM 使用 EGM2008 大地水准面，SRTM 和 ASTER GDEM 使用 EGM96，国家数据集使用各自的基准，例如美国的 NAVD88 或英格兰的 Ordnance Datum Newlyn。与测量成果比较前，请把两份数据统一到同一基准。
免费 DEM 数据能用来算土方量吗？
不能用于计量。30 m 的全球模型会把料堆、台阶和路堑平滑到格网单元里，其高程误差以米计。它适用于背景和规划，方量请使用无人机测量或激光雷达 DTM。
STREAM 能打开免费的 DEM 数据吗？
能。把分幅重投影到项目的投影坐标系后加载——同一区域的多个分幅会成为一个曲面——如果高程基准与您的测量不同，再用大地水准面格网进行转换。
参考来源
- Copernicus Data Space — Copernicus DEM collection
- NASA Earthdata — SRTM Global 1 arc second (SRTMGL1) V003
- NASA LP DAAC — SRTM Collection User Guide (V3)
- NASA Earthdata — NASADEM
- JAXA EORC — ALOS World 3D 30m (AW3D30)
- NASA Earthdata — ASTER Global DEM V003
- USGS — About 3DEP Products & Services
- USGS — Projection, datums and resolution of 3DEP standard DEMs
- data.gov.uk — LIDAR Composite Digital Terrain Model (DTM) 1m
- OpenTopography
在 STREAM 中打开并分析大型 DEM
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