DEM-DTM-DSM Nedir ve Aralarındaki Farklar Nelerdir?

Burada bahsedeceğimiz DEM, DTM ve DSM terimlerinin hepsi 3 boyutlu coğrafik mekansal veri kümelerini ifade eder. Bu bağlamda 3 veride bu yönleriyle birbirlerine benzerdir. Bilimsel literatürde bu 3 veri ile ilgili evrensel kullanım birliği yoktur. 

DİJİTAL YÜKSEKLİK MODELİ (DEM)

DEM verisi bir tür CBS tabanlı raster katmanıdır ve DTM ile DSM’nin genel terimi olarak sıkça kullanılır. Bu raster verisi hücrelerden yani piksellerden oluşur ki bu piksellerin her biri DEM verisinde x ve y değerleri dışında bir de z değeri barındırır. Tahmin edebileceğiniz gibi bu z değeri yüksekliktir. (Her zaman z yükseklik olmaz). DEM veri dosyaları belirli bir alan üzerindeki arazinin sadece saf yükseklik verilerini depo eder. Bu arazi genellikle çıplak saf yüzey şeklidir ve sabit gridler üzerine veriler işlenir. Yukarıda da bahsettiğim gibi x ve y değerleri her piksel (grid) aralığında farklı koordinat sistemlerine göre referanslandırılır. DEM veri dosyalarında detayların artabilmesi için iki grid arasındaki mesafesinin kısa olması gerekir. İki grid arasındaki mesafenin kısalması arazideki tepelerin veya vadilerin daha ayrıntılı modellenebilmesi için şarttır. 

Parana, Brezilya'nın 3D DEM görüntüsü

DEM Verisi Üretimi

Uydu, hava ve yer platformlarından elde edilen bütün veri setleri orjinalde birer DSM verisidir (SRTM, ASTER GDEM gibi). Fakat kompleks algoritmalar ile yüksek çözünürlüklü DSM veri setlerinden DTM hesaplaması yapabilmek mümkündür (Li ve diğ, 2005).

Dünya üzerinde pek çok çeşitli DEM kaynakları mevcuttur. Yapılacak olan çalışmanın niteliğine göre farklı kalitelerde DEM verisi bulabilmek mümkündür. Dünya üzerinde uydu görüntülerinden otomatik DEM çıkarımı yapılabilmektedir. Kalitesine göre IKONOS (2-5 m çözünürlük), SPOT (5-10 m çözünürlük) ASTER (15-25 m çözünürlük) gibi uydu sensörlerinden veri elde edilebilmektedir. Uydu görüntüleri dışında DEM verisi üretimi için farklı yollar bulunmaktadır. Bunlar aşağıda sıralanmıştır.

1- Yer kontrol noktaları

2- Eş yükseklik eğrileri (konturlar)

3- TIN verileri (Üçgenlere bölünmüş düzensiz ağlar)

4- Dijital hava fotoğrafları

5- Radar Görüntüleri (LİDAR)

6- Gerçek Zamanlı Kinematik GPS (RTK) verileri

Veri üreticilerinin çoğu (USGS, ERSDAC, CGIAR, SPOT Image) DSM ve DTM için temel bir terim olan DEM terminolojisini kullanmaktadır. Dolayısıyla bizlerde daha çok DEM terimini DTM yerine tercih etmekteyiz.

DEM veri dosyası iki şekilde ifade edilebilir. Bunlardan ilki hepimizin bildiği raster verisi olarak heightmap şeklinde olur. Biz bunları siyah ve beyazın tonları şeklinde görürüz (aşağıdaki ikinci resim). İkinci ifade şekli vektör veri olarak TIN veri formatında görülür (aşağıdaki üçüncü resim).

  

   İlk resim: 3 boyutlu DEM verisi, İkinci resim: Heightmap görüntü, Üçüncü resim: TIN ile elde edilmiş yüzey görüntüsü

DİJİTAL ARAZİ MODELİ (DTM)

DTM dijital ortamlarda depolanmış X, Y ve Z koordinatlarından oluşan arazi yüzeyinin 3 boyutlu temsili olarak tarif edilmektedir. DTM verisi sadece uzunluk ve yükseklik verilerini içermez, aynı zamanda coğrafik elemanlar veya doğa özelliklerini yani morfolojiyi de içermektedir (nehir, göl, plato, sırt çizgisi gibi). Sade bir yüzey şekli modelidir ve bu yüzden yeryüzü üzerinde bulunan bitki, ağaç, bina gibi figürleri içermez. DTM bir tür özelleştirilmiş DEM verisidir. Orijinal veri kullanılarak insan eli ile üretilmiş ürünleri doğrulamak için orijinal veri dışındaki gözlemlere dayanan bir veri çeşitidir. Bilgisayar tabanlı 3 boyutlu modellemelerin gelişimi ile birlikte DTM üretiminin ve kullanımının pek çok sektörde arttığını görmekteyiz. Pratikte DEM "Bare Earth" olarak yanı çıplak dünya şeklinde tanımlanır ve DTM ile eş anlamlı kullanılır.

DTM görüntüsü

DEM\DTM verilerinin kalitesi ve doğruluğu

DEM\DTM'nin kalitesi her piksel için yükseklik verisinin ne derece doğru olduğu ve morfolojik kesinliği ne derece doğru olduğu ile ilgilidir. Burada yükseklik verisinin doğruluğu kesin kesinlik şeklinde; morfolojik doğruluğu nispi kesinlik olarak ifade edilir.

DEM'den üretilen verilerin kalitesi bir kaç faktöre bağlıdır.

1- Arazinin pürüzlülük veya pürüzsüzlük derecesi

2- Örnekleme sıklığı ve kalitesi

3- Piksel çözünürlüğü veya boyutu

4- İnterpolasyon algoritması

5- Düşey çözünürlüğü

6- Arazi analiz algoritması

DTM ve DSM arasındaki fark

DİJİTAL YÜZEY MODELİ (DSM)

DSM çıplak dünyanın işlenmiş halidir. Yani DEM verisi üzerine doğanın ve insan yapımı (ağaç, bitki örtüsü, binalar, yaşam alanları gibi) figürlerin işlenmesi ile elde edilen gerçek yüzey modelidir. Kısacası hem deniz seviyesinden olan yüksekliği hem de yüzey üzerinde bulunan figürlerin bir bütününü yansıtır.

New York Kentinin DSM görüntüsü

YAZIDA DEĞİNDİĞİM KAYNAK

Li, Z., Zhu, Q. and Gold, C. (2005), Digital terrain modeling: principles and methodology, CRC Press. Boca Raton.