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Fusión SRTM DEM y satélite DEM

Fusión SRTM DEM y satélite DEM


Tengo un SRTM DEM y un DEM derivado de satélite (Cartosat). Ambos DEM están perfectamente registrados. Ahora quiero llevar a cabo un proceso de 'fusión' de DEM para obtener un DEM de salida de mayor calidad.

No estoy usando el software de fusión. Los dos demócratas no tienen agujeros. Necesito herramientas para fusionar dos DEMS para generar un DEM de mejor calidad. (Promedio ponderado, representación dispersa o filtrado basado en frecuencia)

Quiero llevar a cabo en arc gis.


  1. Suma ambos DEMS y divídelos por 2 en la Calculadora ráster. «(RAS1 + RAS2) *. 5
  2. Rellene los agujeros en A con B o rellene los agujeros en B con A.
  3. Utilice una combinación de filtros de paso bajo y paso alto en un método propuesto por Karkee, Manoj, Brian L. Steward y Samsuzana Abd Aziz. "Mejora de la calidad de los modelos digitales de elevación de dominio público mediante la fusión de datos". ingeniería de biosistemas 101.3 (2008): 293-305. es bastante sencillo.
  4. Utilice un enfoque de mapeo de residuos como lo sugirieron Papasaika, H., D. Poli y E. Baltsavias. "Un marco para la fusión de modelos digitales de elevación". Int Arch Photogramm Remote Sens Spatial Inf Sci 37.B2 (2008): 811-817.

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Conjunto de datos de cobertura de tierras de cultivo de 1 & thinspkm desde 1690 hasta 1999 en Escandinavia

Los conjuntos de datos históricos de cobertura terrestre espacialmente explícitos son esenciales no solo para las simulaciones de la dinámica climática y ambiental, sino también para las proyecciones del uso futuro de la tierra, la seguridad alimentaria, el clima y la biodiversidad. Sin embargo, se desarrollan conjuntos de datos globales ampliamente utilizados para análisis y simulaciones de escala continental a global. Su precisión depende de la verificación de resultados de reconstrucción más regionales. Este estudio recopila datos sobre el área de tierras de cultivo de cada unidad administrativa (parroquia / municipio / condado) en Escandinavia a partir de múltiples fuentes. Los datos del área de tierras de cultivo se validan, calibran, interpolan y asignan en celdas de cuadrícula de 1 km × 1 km. Luego, desarrollamos un conjunto de datos con áreas de tierras de cultivo espacialmente explícitas desde 1690 hasta 1999. Los resultados indican que el área de tierras de cultivo aumentó de 1,82 × 10 6 ha a 6,71 × 10 6 ha de 1690 a 1950 y luego disminuyó a 5,90 × 10 6 ha en 1999 Antes de 1810, la cobertura de tierras de cultivo se expandió en el sur de Escandinavia y se mantuvo estable en el norte de Escandinavia. De 1810 a 1910, el norte de Escandinavia experimentó una ligera expansión de las tierras de cultivo. El área de tierras de cultivo aumentó rápidamente en la parte sur del área de estudio antes de cambiar ligeramente. Después de 1950, las áreas de tierras de cultivo comenzaron a disminuir en la mayoría de las regiones, especialmente en el este de Escandinavia. Al comparar los conjuntos de datos globales con este estudio, aunque el área total de tierras de cultivo de Escandinavia está de acuerdo entre SAGE (Centro para la Sostenibilidad y el Medio Ambiente Global), HYDE (Base de Datos Históricos del Medio Ambiente Global) 3.2, PJ (Pongratz Julia) y este estudio, los patrones espaciales muestran diferencias considerables, excepto en Dinamarca, entre HYDE 3.2 y este estudio. El conjunto de datos se puede descargar de https://doi.org/10.1594/PANGAEA.926591 (Wei et al., 2021).

La tierra influenciada por los humanos es un componente importante de los cambios globales antropogénicos en el sistema terrestre (Verburg et al., 2016). Por lo tanto, los datos históricos sobre el uso de la tierra son importantes para comprender el impacto del cambio de uso y cobertura de la tierra (LULCC) en el cambio global. Desde un estado de vegetación completamente natural hasta el siglo XX, era probable que el cambio de uso de la tierra condujera a un aumento del albedo de la Tierra con un forzamiento radiativo de - 0,15 ± 0,10 W m −2 (Myhre et al., 2013). Durante los años 1980-2005, la conversión de bosques naturales de latitudes medias en tierras de cultivo y pastos estuvo acompañada de una reducción del flujo de calor latente y un aumento del flujo de calor sensible en verano (Findell et al., 2017). El CO global 2 las emisiones derivadas del cambio en el uso de la tierra y la cobertura de la tierra alcanzaron un total acumulado de aproximadamente 206 ± 57 Pg C entre 1750 y 2018 (Gasser et al., 2020). Las conclusiones anteriores de la dinámica climática y ambiental se obtienen mediante el uso de conjuntos de datos históricos de cobertura terrestre espacialmente explícitos. La información histórica sobre los cambios en la cobertura terrestre también es esencial como análisis de referencia para las proyecciones del uso futuro de la tierra, la seguridad alimentaria, el clima y la biodiversidad (Foley et al., 2011 Hurtt et al., 2011 Ellis et al., 2012 Brovkin et al., 2013 Fuchs et al., 2015 Mehrabi et al., 2018).

SAGE (Centro para la sostenibilidad y el medio ambiente global Ramankutty y Foley, 1999, 2010), HYDE (Base de datos histórica del medio ambiente global Klein Goldewikk, 2001 Klein Goldewijk et al., 2017), PJ (Pongratz Julia Pongratz et al., 2008) y los conjuntos de datos KK10 (Kaplan y Krumhardt 2010 Kaplan et al., 2009, 2011) se producen como cuatro conjuntos de datos representativos del uso / cobertura global de la tierra. Estos conjuntos de datos globales se utilizan ampliamente en simulaciones de cambio climático global y regional o presupuesto de carbono debido a sus resoluciones espaciales y cobertura a largo plazo (Foley et al., 2005 Olofsson y Hickler, 2007 Strassmann et al., 2008 Pongratz et al., 2009b, 2010 Van Minnen et al., 2009 Arora y Boer, 2010 Hurtt et al., 2011 Kaplan et al., 2011 Brovkin et al., 2013 Yan et al., 2017 Zhang et al., 2017 Friedlingstein et al., 2020). Sin embargo, los conjuntos de datos globales se desarrollan para el análisis y la simulación de escala continental a global (Klein Goldewijk, 2001 Pongratz et al., 2009a Ramankutty y Foley, 2010). El uso de datos de población para estimar el uso histórico de la tierra a nivel mundial puede generar grandes incertidumbres y limitaciones en la presentación de detalles a escala regional (Klein Goldewijk y Verburg, 2013). Muchas reconstrucciones regionales del uso de la tierra ilustran que los conjuntos de datos globales tienen discrepancias no despreciables en el reflejo de los patrones regionales de uso espacial de la tierra históricamente, especialmente para las tierras de cultivo. Las reconstrucciones históricas basadas en documentos concluyen que los conjuntos de datos SAGE, HYDE y PJ tienen inconvenientes para capturar la distribución espacial del cambio histórico de las tierras de cultivo en China (Li et al., 2010 Zhang et al., 2013 Li et al., 2016, 2019 Wei et al., 2019). En los EE. UU., Los mapas de HYDE subestiman sustancialmente la densidad de cultivos en las regiones de alta cobertura de tierras de cultivo, pero la sobreestiman en las áreas de baja densidad para 1850-2016 (Yu y Lu, 2018). Ni KK10 ni HYDE capturan el patrón espacial a escala fina de la tierra abierta como se infiere de las reconstrucciones de la cubierta terrestre basadas en el polen en Europa para cuatro puntos de tiempo preindustriales (Kaplan et al., 2017). Las incertidumbres en los conjuntos de datos globales se pueden transferir a mayores incertidumbres en la cuantificación de los efectos climáticos y ambientales del cambio antropogénico de la cubierta terrestre (ALCC) tanto a escala local como regional (Yang et al., 2018 Lejeune et al., 2018 Yu et al., 2019 ). Por lo tanto, PAGES LandCover6k y los proyectos relacionados tienen como objetivo mejorar los conjuntos de datos de ALCC a escalas globales y regionales basados ​​en información combinada de reconstrucciones basadas en polen, datos arqueológicos e históricos y otras reconstrucciones (Gaillard et al., 2015 Widgren, 2018a). Los errores en los productos globales pueden evaluarse o corregirse utilizando los datos de cobertura terrestre reconstruidos cuantitativamente regionales y los mapas de historia agraria regional (Widgren, 2018b Fang et al., 2020).

La reconstrucción cuantitativa de los cambios históricos en las tierras de cultivo regionales es imposible sin registros o conjuntos de datos históricos escrutados y publicados en altas resoluciones espaciales. Escandinavia (Suecia, Noruega y Dinamarca) tiene registros detallados de áreas de tierras de cultivo para la reconstrucción de datos históricos cuantitativos de tierras de cultivo. En Escandinavia, aunque la tierra cultivable representa una pequeña proporción de la superficie terrestre, los agricultores han sido históricamente impulsores del cambio económico y social (Gadd, 2011 Jansson, 2011). El área de tierras de cultivo ha cambiado significativamente en los últimos siglos debido al crecimiento de la población, el aumento del consumo de alimentos, la introducción de tecnología y las reformas agrarias (Anderberg, 1991 Almås, 2004 Vejre y Brandt, 2004 Jansson, 2011). Los estudios empíricos a nivel regional y los documentos históricos del gobierno indican que Escandinavia experimentó un rápido desarrollo de la agricultura antes del siglo XX (Olsson y Svensson, 2010 Jansson, 2011 Nielsen et al., 2012 Cui et al., 2014). Luego, la agricultura se volvió más intensiva y especializada. Los estudios en Escandinavia se han concentrado principalmente en la política agrícola, la economía agrícola, los asentamientos y la población, y la historia del paisaje (Anderberg, 1991 Olsson et al., 2000 Almås, 2004 Vejre y Brandt, 2004 Gustavsson et al., 2007 Olsson y Svensson, 2010 Jansson , 2011 Eriksson y Cousins, 2014 Levin et al., 2014 Mazier et al., 2015 Jacks, 2019).

La mayoría de los resultados de los estudios de historia agrícola en Escandinavia no se pueden ingresar directamente en los modelos climáticos y ambientales. Los impactos del ALCC en el clima y el medio ambiente no se pueden evaluar con precisión sin mapas de tierras de cultivo basados ​​en cuadrículas (Ramankutty y Foley, 1999 Lin et al., 2009), que también son esenciales para la evaluación de la precisión de conjuntos de datos globales (Fang et al., 2020). Sin embargo, ha habido pocos intentos de desarrollar datos históricos de tierras de cultivo basados ​​en cuadrículas en Escandinavia. La reconstrucción cuantitativa basada en el polen de la cubierta vegetal regional del Holoceno en Europa se ha presentado en un conjunto de datos a escala espacial de 1 ∘ × 1 ∘ para el modelado climático en Escandinavia (Trondman et al., 2015). Para facilitar los estudios de simulación con datos de entrada regionales de alta precisión, Li et al. (2013) desarrolló el conjunto de datos de cambio de cobertura de tierras de cultivo de 1875 a 1999 en Suecia y Noruega. Se recopilaron materiales principalmente de dos fuentes, incluidos datos suecos de las estadísticas agrícolas oficiales y los datos proporcionados por Norwegian Social Science Data Services (NSD https://nsd.no/nsd/english/, último acceso: 16 de noviembre de 2012). Se utilizaron métodos de conversión de semillas a tierras de cultivo, interpolación y asignación de datos y cuadrículas de datos para producir el conjunto de datos de tierras de cultivo con una resolución espacial de 0,5 ∘. En la actualidad, la resolución más alta del conjunto de datos de cobertura de tierras de cultivo históricas existente para Escandinavia sigue siendo 5 ′ × 5 ′ del conjunto de datos global HYDE 3.2 (Klein Goldewijk et al., 2017).

El objetivo principal de este estudio es proporcionar un conjunto de datos de tierras de cultivo basado en cuadrículas para 1690-1999 con alta precisión en Escandinavia, mediante la reconstrucción del área de tierras de cultivo a nivel de parroquia, municipio o condado y asignando el área de tierras de cultivo en celdas de cuadrícula de 1 km × 1 km. En comparación con los conjuntos de datos existentes, nuestro conjunto de datos recientemente desarrollado de cobertura de tierras de cultivo proporciona información más detallada sobre los patrones espaciales del cambio histórico de las tierras de cultivo en Escandinavia.

En este estudio, primero se recopilan tierras de cultivo de múltiples fuentes de datos para su posterior asignación. Mientras tanto, también se utilizan mapas de división administrativa y datos del modelo de elevación digital (DEM). La cobertura del suelo en 2000 basada en métodos de teledetección se selecciona para restringir la asignación histórica de tierras de cultivo. Más detalles son los siguientes.

Además de los datos de tierras de cultivo de la península escandinava (Suecia y Noruega) posteriores a 1875 proporcionados por Li et al. (2013), los datos sobre tierras de cultivo utilizados en este estudio provienen de diferentes fuentes. Las fuentes de datos de este estudio se muestran en la Tabla 1. Para Suecia, todos los datos anteriores a 1875 provienen del Svensk Nationell Datatjänst (Servicio Nacional de Datos de Suecia, denominado SND https://snd.gu.se/en/catalogue/study/SND0910 , último acceso: 8 de octubre de 2019). Basado en registros de impuestos, mapas históricos, registros de levantamientos de tierras e inventarios de agricultores, Palm (2014) desarrolló una base de datos agrícola (La base de datos de Suecia 1570-1810: población, agricultura, propiedad de la tierra), que cubre todas las parroquias dentro de los límites contemporáneos de Suecia y el períodos comprendidos entre 1570 y 1810. En la base de datos de SND, las tierras de cultivo se denominan åker en sueco, que también se utiliza en las fuentes de datos de 1875 a 1999 en Suecia. Åker de SND incluye tierras con cultivos temporales, tierras con prados y pastos temporales y tierras en barbecho temporal. Sin embargo, la unidad de åker en el conjunto de datos se refiere no a hectáreas sino a barriles de semillas. Para Noruega, los datos de tierras de cultivo en 1665 y 1723 son de Statistiske studier sobre folkemængde og jordbrug i Norges landdistrikter i det syttende og attende aarhundrede (Estudios estadísticos sobre población y agricultura: en las zonas rurales de Noruega en los siglos XVII y XVIII Aschehoug, 1890). Los datos sobre tierras de cultivo en 1809 provienen del estudio de Hovland (1978). En las dos fuentes anteriores, se registran los volúmenes de diferentes tipos de semillas, como trigo, centeno, cebada, avena, guisantes y patatas (tierra con cultivos temporales). Los volúmenes de semillas en cada condado (amt) son presentados. En el caso de Dinamarca, los datos sobre tierras de cultivo provienen de múltiples fuentes. Los datos de 1688 se basan en Atlas sobre Dinamarca: Atlas Historisk-Geografisk (Atlas sobre Dinamarca: Presa Atlas histórico-geográfico y Jakobsen, 2008). El mapa de Dam y Jakobsen muestra una fracción de tierra de cultivo de cada ejerlav (área debajo de una aldea, una mansión o un grupo de granjas individuales) en Dinamarca. La tierra de cultivo se llama ager en danés, se refiere a la superficie total en rotación de cultivos. Incluye las tierras dedicadas a cultivos temporales, praderas y pastos temporales y tierras en barbecho temporal. Pia Frederiksen de la Universidad de Aarhus proporcionó los datos de tierras de cultivo para 1800, 1881 y 1998, basados ​​en datos desarrollados por Jørgen Rydén Rømer, Bernd Münier y Morten Stenak (Odgaard y Rømer, 2009). Los datos para 1800 son del mapa Videnskabernes Selskabs Kort (VSK) en 1762–1806 y más desarrollado a partir de estadísticas agrícolas. Los datos de 1881 y 1998 se combinan de mapas y estadísticas nacionales. Tienen la unidad espacial más pequeña de un sogn (parroquia). La tierra de cultivo se llama agerjord, y se divide en dos subgrupos, a saber Besået areal (las tierras sembradas anualmente con varios cultivos de 1 o 2 años) y Græs i omdrift (las tierras para praderas temporales o tierras en barbecho antes de que se vuelvan a arar para la siembra). Besået areal y Græs i omdrift corresponden a las tierras de cultivo temporal y a las tierras con prados temporales y que se encuentran temporalmente en barbecho en 1688, respectivamente. Los datos de la superficie de tierras de cultivo en 1907 son de Statistisk Årbog 1912 (Danmarks Statistik, 1912), y su resolución espacial es la amt (condado). Los datos sobre el área de tierras de cultivo en 1936, 1950 y 1980 provienen de estadísticas agrícolas de Statistiske Meddelelser (Danmarks Statistik, 1936, 1950, 1980). Las resoluciones espaciales de los datos de tierras de cultivo en 1936, 1950 y 1980 son las amt (condado), amtsrådskreds (consejo del condado), y kommuner (municipio), respectivamente. Las áreas con cultivos temporales, prados temporales y barbecho temporal se enumeran en tablas de Danmarks Statistik.

tabla 1Descripción de las fuentes de datos de tierras de cultivo utilizadas en este estudio.

A: áreas con cultivos temporales B: áreas con prados y pastos temporales C: tierras en barbecho temporal D: áreas con cultivos permanentes E: pastizales y praderas permanentes.

La versión digital de los mapas de la división administrativa de Suecia se desarrolló inicialmente en los Archivos Nacionales de Suecia (Riksarkivet). Posteriormente se revisó en el Departamento de Geografía Humana de la Universidad de Estocolmo. Ulf Jansson proporcionó amablemente la versión utilizada aquí. Los mapas de la división administrativa de Noruega son de NSD. Los mapas base de Dinamarca se descargan de la red HisKIS (http://hiskis2.dk/?page_id=110, último acceso: 7 de septiembre de 2019) y de la Agencia Danesa de Geodatos (http://download.kortforsyningen.dk/, último acceso : 7 de septiembre de 2019).

Los datos de cobertura terrestre basados ​​en satélites de 2000 se seleccionan como referencia para restringir la distribución espacial de la asignación histórica de tierras de cultivo. Hay varios conjuntos de datos de cobertura terrestre bien desarrollados y ampliamente utilizados (Zhang et al., 2019). Los datos de cobertura terrestre basados ​​en satélites en 2000 son proporcionados por CORINE Land Cover (CLC 2000 https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover/, último acceso: 7 de abril de 2021) (Büttner, 2014), que ha sido bien evaluado en Europa (Feranec et al., 2010). Aunque también se proporcionan datos de CLC1990, sólo CLC 2000 contiene los datos más antiguos que cubren nuestra región de estudio en la serie de datos de CLC. Consiste en un inventario de la cobertura del suelo en cinco categorías principales y 44 clases. Los detalles de la aplicación CLC 2000 en nuestro modelo se explican en la Sección. 3.2.

El DEM utilizado en este estudio es de la NASA Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM https://cgiarcsi.community/data/srtm-90m-digital-elevation-database-v4-1/, último acceso: 20 de febrero de 2020) 90 m DEM.

Hay dos pasos principales para desarrollar el conjunto de datos de tierras de cultivo basado en cuadrículas de resolución espacial de 1 km para 1690 a 1999: (1) recopilar datos originales de áreas de tierras de cultivo de fuentes múltiples para reconstruir el área de tierras de cultivo de cada unidad administrativa y (2) asignar el área de tierras de cultivo en unidades administrativas en celdas de cuadrícula de 1 km × 1 km, utilizando un modelo de asignación que presenta el uso de datos de cobertura terrestre de sensores remotos como restricción. El diagrama de flujo de los métodos se describe en la Fig.1.

Figura 1Diagrama de flujo de la metodología.


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