الفرق بين DTM, DEM, DSN

منقول للاستفادة من نادي نظم المعلومات الجغرافية في:
http://www.gisclub.net/vb/showthread.php?t=6645
_________________________________________

سأل الاخ عبادة مالك عن:

اثناء تجولي عبر شبكت الانترنت قرات تعريف حول نموذج الارتفاع الرقمي SRTM < وهو :
نماذج الارتفاعات الرقمية (SRTM ليست نماذج ارتفاعات رقمية في الحقيقة وإنما هي نماذج ارتفاعات رقمية لما على سطح الأرض وهو ما يعرف باسم (Digital Surface Model) ويختصر بـاسم (DSM) وهي عبارة عن ارتفاعات ما على سطح الأرض من ظواهر طبيعية أو بشرية. اذا ما هي التقنية التي تعطي ملفات الارتفاع الرقمي الحقيقي ..DEM . وما هي التقنية او الاقمار التي تعطي DTM. وما الفرق بينهم .

رد الاخ فيصل جبر بالاجابة:

الـ دي اس ام هو تمثيل (تقريبا) ثلاثي الابعاد ( 2.5 وليس 3 دي) حيث لكل نقطة معينة في المستوي اكس-واي هناك قيمة تحدد الارتفاع (زد).الـ دي تي ام و الـ دي ئي ام تعتبر نماذج منقحه من الـ دي اس ام، او بكلمة اخرى ان الـ دي اس ام تتم فلترته لتوليد الـ دي تي ام أو الـ دي ئي ام.
الـ دي تي ام و الـ دي ئي ام غالبا ما تشير الى نفس الشيئ. الفرق الاساسي بينهما ان الـ دي ئي ام يمثل سطح مستمر من الارتفاعات ممثلة بقيم نقطية (راستر) بينما الـ دي تي ام يمثل بقيم اتجاهية (فيكتور). غالبا ما يتم توليد الـ دي تي ام من خلال الليدار او الرادار انفرامتري حيث يتم اختراق الغطاء النباتي للوصول الى سطح الارض بعد ذلك يتم بناء خطوط الكنتور او الـ دي ئي ام او شبكة التثليث العشوائية منه.

سأل الاخ عبادة مالك عن:

لدي استفسار اخر ؟؟:
-هل صحيح ان dtm هي لا تحتوي على المعالم الموجودة على سطح الارض ..أي لا تحتوي على الابنية والاشجار وغير ذلك من صنع الانسان ..وان dem تحوي ارتفاعات الابنية وغيرها ...اي ان صورة dem تحوي تأثير الابنية ...بينما dtm تحوي الارتفاعات الحقيقة لسطح الارض .وتقوم بازالة ارتفاعات الابنية وغيرها ..فهل هذا صحيح ؟؟؟؟
..واضع التعريف والفرق بينهم وهو :
Digital Terrain Model (DTM) The DTM is a topographic model of the bare earth that can be manipulated using a computer. A DTM has had vegetation, buildings and other cultural features digitally removed - leaving just the underlying terrain.
سؤال اخر ؟؟:
-اقرا ان dtm قد تحوي اكثر من قيمه ..كقيمة الارتفاع وقيمة اخرى ...فاريد مثالا عن ملف dtm يحوي قيمتين ؟؟؟

رد الاخ فيصل جبر بالاجابة:

نعود الى اساس التسمية لنستجلي الفرق بين الاثنين:
نموذج التضرس الرقمي Dtm
نموذج الارتفاع الرقمي Dem
وعليه فان الاول هو التضاريس مجردة من المعالم الجغرافية، بينما الثاني يمكن ان يحتوي على المعالم الجغرافية والحضرية في حال و جودها. في المناطق الجرداء من الغطاء النباتي و الحضري، يتساوى الاثنان عدا ان الاول يمثل بقيم اتجاهية و الثاني بقيم نقطية.

س2. لا علم لي بهذا ..


رد د. جمعة داود بالاتي:

من كتاب :
DIGITAL TERRAIN MODELING: Principles and Methodology
للمؤلفين:
Dr. Zhilin Li, Dr. Qing Zhu, Dr. Christopher Gold
طبعة عام 2005م من شركة CRC الامريكية.


The digital terrain model (DTM) is simply a statistical representation of the continuous surface of the ground by a large number of selected points with known X, Y , Z coordinates in an arbitrary coordinate field.

ببساطة فأن نموذج التضرس الرقمي DTM هو تمثيل احصائي للسطح المتصل (غير متقطع) للارض وذلك من خلال عدد كبير من النقاط المختارة والتي لها احداثيات ثلاثية X, Y, Z بالنسبة لمجال احداثيات اختياري.

In a sense, the DTM was defined as a digital (numerical) representation of the terrain. Since Miller and Laflamme (1958) coined the original term, other alternatives have been brought into use. These include digital elevation models (DEMs), digital height models (DHMs), digital ground models (DGMs), as well as digital terrain elevation models (DTEMs). These terms originated from different countries. DEM was widely used in America; DHMcame from Germany; DGMwas used in the United Kingdom; and DTEM was introduced and used by USGS andDMA(Defense Mapping Agency) (Petrie and Kennie 1987). In practice, these terms (DTM, DEM, DHM, and DTEM) are often assumed to be synonymous and indeed this is often the case. But sometimes they actually refer to different products.

مع هذا التعريف الاولي أو القديم لمصطلح DTM في عام 1958م الا أن مرادفات أخري قد ظهرت وبدأ استخدامها. وهذه المرادفات تشمل: نموذج الارتفاعات الرقمية DEM و نموذج الارتفاعات الرقمية DHM والنموذج الرقمي الارضي DGM ونموذج تضرس الارتفاعات الرقمية DTEM. ظهرت هذه المرادفات وشاع استخدامها في دول متعددة ، فشاع مصطلح DEM في أمريكا بينما جاء مصطلح DHM من ألمانيا وأستخدم مصطلح DGM في المملكة المتحدة بينما جاء مصطلح DTEM من هيئة المساحة الجيولوجية الامريكية وهيئة المساحة العسكرية الامريكية. في الممارسة العملية فأن كل هذه المصطلحات أو المرادفات يفترض أنها تعني نفس الشئ الا أنه أحيانا توجد بعض الاختلافات في مرجع هذه المنتجات.

Indeed, the term terrain means different things to specialists in different areas and so does the term DTM. Surveyors study DTM from the viewpoint of terrain representation and are especially interested in the topography of the terrain and objects in the terrain. The ideal DTM in their mind could be the new generation of topographic maps, of course, in digital form. Specialists in other geosciences combine the non-topographic information with topographic information to construct the DTM according to their own specific needs.

يختلف تعريف كلمة "التضرس أو التضاريس أو tterrain " من مجال أو تخصص لاخر ، وبالتالي فأن مصطلح DTM سيختلف تعريفه أيضا من تخصص لاخر. مهندسي المساحة يدرسون DTM من وجهة النظر أن التضرس يعني تضاريس (الارتفاعات والانخفاضات) سطح الارض ومابه من مظاهر. أي أن DTM المثالي – من وجهة نظرهم – هو الجيل الجديد من الخرائط الطبوغرافية ولكن في صورة رقمية. لكن متخصصون اخرون في مجال العلوم الارضية قد يجمعوا معلومات غير طبوغرافية مع المعلومات الطبوغرافية عند انشاء DTM خاصة باحتياجاتهم ومجال تخصصهم.

From the discussion above, the definition of the DTM may be generalized as:
A DTM is an ordered set of sampled data points that represent the spatial distribution of various types of information on the terrain. The mathematical expression could be something like:

الان يمكن تعميم مصطلح DTM كالاتي: DTM هو مجموعة من النقاط التي تمثل التوزيع المكاني لانواع مختلفة من المعلومات لسطح الارض. ويكون التعبير الرياضي مثل المعادلة التالية:

KP = f (uP , vP ), K = 1, 2, 3, . . . ,m, P = 1, 2, 3, . . . , n (1.1)

where KP is one attribute value of the kth type of terrain feature at the dcilocation of point P (which can be a single point, but is usually a small area centered by P); uP , vP is the 2-D coordinate pair of point P; m (m ≥ 1) is the total number of terrain information types; and n is the total number of sampled points.

حيث KP فيمة للعنصر رقم k لنوع المعلم الارضي الموجود في موفع النقطة P ، و Up, Vp يعبرا عن الاحداثيات الثنائية لهذه النقطة ، و m عدد أنواع المعلومات (يكون أكبر من أو يساوي 1) و n عدد النفاط المعلومة.

For example, suppose soil type is categorized as ith type of terrain information, then, the DTM of this component is expressed as

كمثال اذا جمعنا أنواع التربة في العنصر (أو العمود) رقم i من المعلومات الارضية فأن DTM يمكن التعبي عنه كالتالي:

IP = fi(uP , vP ), P = 1, 2, 3, . . . , n. (1.2)

A DTM is a digital representation of the spatial distribution of one or more types of terrain information and is represented by 2-D dcilocations plus a mathematical representation of terrain information. It is commonly regarded as a 2.5-D representation of the terrain information in 3-D geographical space.

اذن DTM هو تمثيل رقمي للتوزيع المكاني لواحد أو أكثر من المعلومات عن سطح الارض ويمثل بعدد من الموافع – أو النقاط – ثنائية الابعاد بالاضافة لتمثيل رياضي للمعلومة المطلوبة. ومن هنا نقول أنه نموذج لع بعدين و نصف (ليس ثنائي الابعاد في حقيقته) يتم تمثيله في مجال ثلاثي الابعاد.

In Equation (1.1), when m = 1 and the terrain information is height, then the result is the mathematical expression of DEM. Obviously, DEM is a subset of DTM and the most fundamental component of DTM. However, DEM usually refers to the elevation data organized in the form of a matrix.

في المعادلة الاولي اذا كان m = 1 (أي يوجد نوع واحد من المعلومات في النموذج) وكان هذا النوع هو الارتفاع فسينتج لنا نموذج DEM ، أي أن DEM ما هو الا أحد أنواع DTM بل هو أهم وأشهر الانواع.

ولتأكيد هذا المفهوم أو المبدأ أنقل هنا جملة من كتاب اخر (أسمه Advances in Digital Terrain Analysis وهو طبعة عام 2008م):

We use the term digital elevation model (DEM) to refer to terrain models with elevation information only, while the term digital terrain model (DTM) refers to a much broader concept of terrain representation, including terrain parameters such as slope and aspect, terrain features such as ridges and valleys and other geographical/environmental characteristics,

نحن نستخدم مصطلح DEM ليدل علي نماذج الارض التي بها قيم الارتفاعات فقط بينما مصطلح DTM يعبر عن مفهوم أوسع لتمثيل الارض حيث يضم عناصر أخري للارض مثل الميول و المعالم الارضية مثل الاودية وعناصر جغرافية و بيئية أخري.

_________________________

الان يمكننا استنتاج بعض النقاط الاساسية المفيدجة في المناقشة:

أولا: نموذج DTM يمكن أن بضم عنصر واحد أو أكثر من عنصر لمعلومات محددة عن مواقع علي سطح الارض ، فمثلا يمكن أن يكون النموذج يشمل:
النقطة رقم 1: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع ، نوع التربة ، نوع استخدامات الاراضي.
النقطة رقم 2: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع ، نوع التربة ، نوع استخدامات الاراضي.
النقطة رقم 3: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع ، نوع التربة ، نوع استخدامات الاراضي.
النقطة رقم 3: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع ، نوع التربة ، نوع استخدامات الاراضي.
........ وهكذا
ولكي نقرب هذا المفهوم أكثر يمكننا تشبيه DTM بجدول البيانات غير الوصفية Attribute Table لطبقة shape file من طبقات نظم المعلومات الجغرافية.

ثانيا: في حالة أن نموذج DTM لا يحتوي الا عنصر واحد فقط وهذا اللعنصر = ارتفاع النقطة فأننا نسميه DEM لكنه مازال DTM في طبيعته العامة ، أي أننا يمكن أن نطلق مصطلح DTM وأيضا مصطلح DEM علي نموذج الارتفاعات ، وكمثال فتكون صورته:
النقطة رقم 1: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع.
النقطة رقم 2: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع.
النقطة رقم 3: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع.
النقطة رقم 3: الاحداثي الشرقي ، الاحداثي الشمالي ، الارتفاع.
........ وهكذا

ثالثا: سواء كان DTM في صورة نصية text أو شبكة Grid أو خطية Vector أو خلوية Raster فهو مازال DTM ، أي أن الاخنلاف يكون في صيغة التمثيل format فقط لكن لا يغير ذلك ان كان النموذج DTM أو DEM (وهذه نقطة أختلف فيها مع الاخ الكريم فيصل).

رابعا: مصطلح نموذج السطوح الرقمية Digital Surface Model (DSM) أعتقد أني قرأت سابقا أنه مرادف لمصطلح DTM ، لكن مراجع أخري تقول أن DSM هو النموذج الخام Raw model (مثل المرئية الفضائبة أو الصورة الجوية) فاذا قمنا بأية حسابات أو تنقية أو تصنيف لبياناته فأن الناتج هو ما نسميه DTM:

The processing of data often aims at either the removal of unwanted measurements (in the form of either erroneous measurements or objects) or the modeling of data for a given specific model (e.g., a DTM) as a subset of a measured digital surface model (DSM).

خامسا: أما عن تساؤل الاخ الكريم عبادة عن نموذج SRTM وهل هو يمثل المعالم الطبيعية و البشرية الموجودة علي سطح الارض فتعالوا – أولا – نتعرف عن التقنية المستخدمة في SRTM. قياسات أو أرصاد SRTM تم تجميعها من مهمة قمر صناعي مزود بأجهزة رادار يدور حول سطح الارض ، ففي أي لحظة يتم اطلاق شعاع الرادار من القمر الصناعي حتي يصطدم يسطح الارض ويعود الشعاع مرة أخري للقمر الصناعي. من خلال قياس الزمن الذي أستغرقة شعاع الرادار يمكن حساب المسافة بين القمر الصناعي وهذه النقطة علي سطح الارض ، ومن خلال معرفة موقع القمر الصناعي في هذه اللحظة يمكن حساب موفع – أو احداثيات – هذه النقطة ، وببعض المعادلا الحسابية يمكن حساب ارتفاع هذه النقطة عن مستوي سطح البحر ثم ينتج لنا الاحداثيات الثلاثية (خط الطول – دائرة العرض – الارتفاع) لهذه النفطة المحدةة. وطوال دوران القمر حول الارض يمكن جمع و حساب معلومات ثلاثية الابعاد لعدد هائل من النقاط التي تغطي سطح الارض كله مما أمكننا من انشاء نموذج SRTM لتمثيل طبوغرافية الارض كلها علي مستوي عالمي.
اذن يمكن استنتاج (وفد أكون مخطئا في رأيي هذا) أن شعاع الرادار اذا أصطدم بمبني علي الارض فسيرتد للفمر الصناعي وبالتالي فأن الارتفاع المحسوب لهذه النقطة سيكون ارتفاع قمة المبني فوق مستوي سطح البحر ، أي أنه لن يكون ارتفاع سطح الارض ذاته. اذن SRTM يمثل ارتفاعات المعالم الموجودة علي سطح الارض سواء كانت معالم طبيعية (جبال ، وديان ....الخ) أو معالم بشرية (شوارع ، مباني ، أشجار ....الخ). أي أن نموذج SRTM يمثل طبوغرافية سطح الارض في المناطق خارج المدن (حيث لا توجد أية منشئات بشرية) ، بينما هو داخل المدن قد يمثل طبوغرافية سطح الارض أو طبوغرافية المعالم البشرية الموجودة بهذه المدن. لذلك ففي المشروعات الهندسية التي تتطلب دقة نقوم بانشاء DEM من خلال تجميع فياسات أرضية (بأجهزة المساحة أو بأجهزة GPS) حتي نضمن: (1) دفة أفضل ، (2) أن القياسات طلها تتم علي سطح الارض ذاته.

هذا والله أعلي و أعلم.