高精度地形网格数据SRTM

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更多发布于：2015-05-20 11:14

SRTM，全称为Shuttle Radar Topography Mission，该项目获取了北纬60度至南纬60度之间的雷达影像数据，进一步处理制成了数字地形高程模型（DEM），即现在的SRTM地形产品数据。该数据产品2003年开始公开发布，经过多次修订，目前的数据修订版本为V4.1版本。更详细的介绍在 http://www.cgiar-csi.org/data/srtm-90m-digital-elevation-database-v4-1 。

相关信息

有很多机构或网站提供SRTM地形数据的下载；从不同网站下载的数据的文件名、文件格式等不同，因而后期的数据处理方式可能不同，但是一些基本的信息应该是相同的。

基本信息

SRTM地形数据主要包含两类数据：SRTM3和SRTM1。

SRTM3精度为3弧秒，即90m一个点，包括非洲、北美、南美、欧亚、澳大利亚以及部分岛屿；
SRTM1精度为1弧秒，即30m一个点，仅限美国地区；

数据信息 For 1x1

北纬60度到南纬60度的数据被分成了1度*1度的单元，共计上万个数据文件。

文件名中包含了该单元左下角位置的信息；比如文件名类似N37W105的数据文件，其单元左下角的坐标为(37N,105W)；
每个SRTM3数据文件包含了1201*1201个采样点；
高程数据单位为m，参考水准面为WGS84大地水准面模型；
网格划分采用gridline registration方式，因而单元的南北边及左右边与相邻单元的边重合。

数据信息 For 5x5

部分网站将数据分割为5度*5度单元，其相对1度*1度单元使用起来免去了cut和paste的麻烦。在经度方向上，从-180度到180度，划分为72个区块；在纬度方向上，从60度到-60度，划分为24个区块，可以参考这里的图示，其文件名格式为“srtm_经度区块数_纬度区块数.zip”。或者也可以这样计算
x = int((lon+180.0)/5.0)+1;
y = int((60-lat)/5.0)+1;

其中lon = [-180,180], lat= [-60,60], 文件名为srtm_x_y.zip。

数据来源及格式转换（推荐）

推荐两个数据源。其中CGIAR-CSI为主站，中科院提供数据镜像。中科院的国内镜像速度更快，但近期一直无法访问，原因未知。

CGIAR-CSI

网址： http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp版本：4.1
格式：GeoTiff、ArcInfo ASCII备注：

数据为5度x5度一个单元；
数据选择界面友好，简单易用，支持鼠标点选、拖曳或者直接输入经纬度范围；
鼠标点选的注意事项：鼠标的真实点击位置与地图感知到的点击位置大概相差半个网格间距！点选时需要单击每个单元的下半部分才能选中。不知Bug来源，系统问题？浏览器问题？
下载数据的时候选择HTTP下载方式。若使用FTP下载方式需要首先申请用户名和密码。
提供ArcInfo ASCII和GeoTiff两种数据格式，需要转换方可在GMT中使用。
ArcInfo ASCII格式的数据可以使用GMT自带的xyz2grd命令转换成netCDF格式；
Geotiff格式的数据需要使用GDAL提供的命令gdal_translate转换为netCDF格式；
推荐使用GeoTiff格式，文件尺寸相对于ArcInfo ASCII文件要小很多；

数据转换：ArcInfo ASCII格式转GMT可识别的netCDF格式:
xyz2grd srtm_63_02.asc -Gstrm_63_02.grd -E -V

GeoTiff格式转netCDF格式（详情参考本文）:
gdal_translate -of GMT srtm_56_05.tif srtm_56_05.grd

数据合并：有时需要将多个数据合并成更大区域的数据。常见的做法是先将每个GeoTiff文件转换成netCDF格式，然后利用grdcut和grdpaste进行裁剪与合并。实际操作时，合并总会遇到一些问题，可能是由于数据的转换过程中存在问题导致的。
推荐的做法是先将多个GeoTiff文件合并起来，然将合并后的GeoTiff文件转换成netCDF格式。合并GeoTiff文件可以用gdal_merge.py，使用该命令需要安装GDAL的Python绑定。在CentOS下要安装gdal-python；Ubuntu下要安装python-gdal或python3-gdal。转换命令如下:
gdal_merge.py -init 255 -o out.tif srtm_56_07.tif srtm_57_07.tif

FTP批量下载：CGIAR-CSI提供了ftp地址，可以一次性下载全部数据，数据总大小约14G。有需要的可以申请。
申请之后，网站会提供一个网址，以及用户名和密码，可以使用“Firefox+DownloadThemAll”下载，也可以使用如下命令下载:
wget -c -r -np --user=xxx --password=xxxxx http://data.cgiar-csi.org/srtm/tiles

Box网盘下载CGIAR同时提供了Box网盘下载。Box网盘中包含了重采样之后的数据，数据精度有250m、500m和1km三种，以满足其他人的需求。
网盘地址：https://hc.box.com/shared/1yidaheouv密码(注意感叹号)：ThanksCSI!

中国科学院计算机网络信息中心

国际科学数据服务平台： http://datamirror.csdb.cn/dem/search.jsp版本： V4和V4.1
格式： Geotiff 和 ArcInfo ASCII备注：

该网站需要注册才可下载数据；
数据是5度*5度一个单元，而不是标准的1度*1度；
在中国区域，还提供一些衍生数据，如坡度、坡向、坡位，数据格式为img格式，细节未知；

其他数据来源及格式转换（不推荐）

这里列举了其他的一些数据来源，不推荐在这些网站下载数据。这里列出来是基于其他方面的考虑。

USGS未名网站

网址：http://dds.cr.usgs.gov/srtm版本：1.0和2.1版本
格式：二进制z文件

高程数据文件的扩展名为hgt；
二进制文件，以有符号二字节整型格式存储。
无数据的点其值赋为-32768；
字节序为big-endian。
数据存储方式为行优先；

数据转换：这个例子选用的数据是N52E130.hgt，北纬、东经，-R=130/131/52/53，对于南纬或者西经要注意负号。-Z后使用TL是实践的结果，官方文档中没有给出相关信息。
xyz2grd N52E130.hgt -GN52E130.grd -I3c/3c -R130/131/52/53 -N-32768 -ZTLhw

USGS EarthExplorer

网址：http://earthexplorer.usgs.gov版本：?.?
格式：Geotiff、DTED、BIL备注：
Geotiff、DTED需要专门软件处理；BIL格式本质上就是一般的二进制文件，因而处理方式与hgt文件类似，但是有一些细节上的差异：

水平方向精度为6弧秒，而不是标准的3弧秒；
字节序为little endian；

数据转换：将BIL格式转换为GMT grid格式:
xyz2grd n52_e130_3arc_v1.bil -GN52E130.grd -I6c/3c -R$R -N-32768 -ZTLh

小结

在5度x5度尺度下，SRTM3与GTOPO30的效果相当，因而当地图范围大于5度x5度时，没有必要使用SRTM3数据；
当地图范围小于3度x3度时，GTOPO30成图粗糙，需要使用SRTM3或者更高精度的数据；
中国科学院的数据源实际上是cgiar-csi数据源的一个镜像，其在国内下载速度相对较快。数据源以5度*5度的形式提供数据，免去了用户自己做网格合并的麻烦，推荐使用。（发文章的时候需要致谢数据来源）

参考

修订历史

2013-09-29：初稿；
2014-01-01：“中国科学院计算机网络信息中心”一节代码存在问题，因网址无法访问，暂时无法修订；
2014-01-08：增加了CGIAR-CSI数据源；
2014-01-09：新增了三个下载数据源，重整文章结构，将数据源分为推荐和非推荐两类。
2014-01-19：将CGIAR的ftp和Box下载移至不推荐来源中。
2014-01-19：重新编排整个文章的结构，将正确性证明部分去除。当初做正确性证明是因为在将USGS未名网站提供的数据转换为网格文件时，官方文档提供的信息不充分，所以需要测试验证。现在SRTM存在更好的数据源，不必再考虑这个问题。
2014-05-22：调整文章结构。由于中科院的数据源一直没有修复，因而仅推荐使用CGIAR的数据；
2015-01-15：新增gdal_merge.py，用于合并GeoTiff文件；

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