Diferenças entre DEM, DSM e DTM?

Estou listando algumas das siglas usadas em nosso trabalho e tive que parar para pensar em listá-las juntas ou separadamente:

• DEM: Modelo Digital de Elevação
• DSM: modelo digital de superfície
• DTM: Modelo Digital de Terreno

Em alguns círculos, eles parecem sinônimos, em outros, parecem ter significados distintos.

Existe uma definição acordada para cada uma que permita que sejam distinguidas?

Na minha experiência, o DEM é na maioria das vezes usado como um termo genérico para DSMs e DTMs. Acho que esta imagem na Wikipedia descreve bem as diferenças entre DSMs e DTMs:

• DSM = superfície (terra), incluindo objetos nela
• DTM = superfície (terra) sem objetos

Uma definição diferente é encontrada em [Li et al., DIGITAL TERRAIN MODELING - Principles and Methodology]:

O DEM é um subconjunto do DTM e o componente mais fundamental do DTM.

Na prática, esses termos (DTM, DEM, DHM e DTEM) geralmente são considerados sinônimos e, na verdade, esse é o caso. Mas às vezes eles se referem a produtos diferentes. Ou seja, pode haver pequenas diferenças entre esses termos. Li (1990) fez uma análise comparativa dessas diferenças da seguinte forma:

1. Solo : “a superfície sólida da terra”; "Uma base ou fundação sólida"; "Uma superfície da terra"; "fundo do mar"; etc.
2. Altura : “medição da base ao topo”; “Elevação acima do solo ou nível reconhecido, especialmente o do mar”; "Distância para cima"; etc.
3. Elevação : “altura acima de um determinado nível, especialmente o do mar”; “Altura acima do horizonte”; etc.
4. Terreno : “área do país considerada em relação às suas características naturais, etc.”; “Uma extensão de solo, região, território”; etc.

Os modelos de elevação digital (DEM) são um superconjunto dos modelos digitais de terreno (DTM) e modelos digitais de superfície (DSM). O sensoriamento remoto geralmente captura a altura da superfície, de modo que o topo da copa das árvores ou dos edifícios é retornado, não a elevação do solo. Se esses dados forem corrigidos para remover elementos extrudados acima da altura do terreno, você terá um DTM.

Em geral, a maioria das pessoas usa o DEM de forma intercambiável com os outros dois termos, mas isso pode importar: uma vez eu construí um modelo de hidrologia usando dados SRTM na América do Sul em terreno árido muito plano, mas devido à altura do dossel ao longo do próprio rio, o verdadeiro a localização do rio se tornou o ponto mais alto do terreno, causando um tumulto.

O artigo da Wikipedia sobre modelos de terreno digital também inclui alguns antecedentes úteis e exemplos que você pode achar úteis.

Na minha experiência, uma resposta mais completa para essa pergunta está na definição da diferença entre um DEM, DTM e um DSM. Um DTM NÃO é um nome genérico que abrange DEMs e DSMs. Assim...

Um DEM é um modelo de elevação de 'terra nua', não modificado de sua fonte de dados original (como lidar, ifsar ou uma superfície fotogramétrica autocorrelacionada) que supostamente está livre de vegetação, edifícios e outros objetos 'não-terrestres'.

Um DSM é um modelo de elevação que inclui os topos de edifícios, árvores, linhas de alta tensão e quaisquer outros objetos. Geralmente, isso é visto como um modelo de dossel e apenas 'vê' o terreno onde não há mais nada sobre ele.

Um DTM é efectivamente um DEM que tem sido aumentada por elementos, tais como linhas de quebra e as observações de outros que os dados originais para corrigir artefactos produzidos usando apenas os dados originais. Isso geralmente é feito usando linhas de derivação fotogramétricas, introduzidas em uma superfície DEM. Um exemplo é o aplainamento hídrico comumente visto em modelos de elevação feitos com as especificações da FEMA

Aliás, um DEM é muito mais barato para produzir um DTM.

Não é incomum encontrar na literatura LiDAR / florestal as siglas DTM e DEM sendo usadas como sinônimos.

No entanto, de acordo com Behrendt (2012; parágrafo 6 na página 15), há uma diferença entre eles:

DTM : representação de terra nua com espaços irregulares entre os pontos (sem varredura).

DEM : representação quadriculada em grade do DTM.

Ainda de acordo com Beherendt (2012; parágrafo 4, na página 15):

DSM como uma varredura. Isso representa o primeiro eco que o laser recebeu para cada pulso de laser enviado e representa o topo de edifícios, árvores e outros objetos ou o solo, se não for obstruído.

E, para concluir, um CHM (Modelo de Altura do Canopy) ou nDSM (Modelo Digital de Superfície Normalizado) é o DEM subtraído do DSM, ou seja, CHM = DSM - DEM.

_Referência:

_{Behrendt, R. Introdução ao LiDAR e à silvicultura, parte 1: uma nova e poderosa ferramenta 3D para gerenciadores de recursos. The Forestry Source, p. 14-15, conjunto. 2012. link .}

modelo digital de superfície (dsm) - um primeiro modelo de superfície refletiva que contém elevações de recursos do terreno natural, além de vegetação e recursos culturais, como prédios e estradas.

modelo digital de terreno (dtm) - um modelo de terra nua que contém elevações de recursos naturais do terreno, como cumes áridos e vales de rios. Elevações de vegetação e características culturais, como prédios e estradas, são removidas digitalmente.

Fonte : http://www.intermap.com/Portals/0/doc/Brochures/INTERMAP_Digital_Elevation_Models_English.pdf

Na minha experiência, um DEM refere-se a um modelo de elevação baseado em varredura usado em programas como o ArcGIS da ESRI. Um DTM é um modelo de elevação baseado em vetor usado por programas como o Autodesk CivilCad.