GEM-15: Near-Global Surface and Terrain Elevation Models (15m) (Experimental)

projects/climate-and-sustainability/assets/gem-15_v1
資訊

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目錄擁有者
氣候與永續發展
資料集開放期間
2025-01-01T00:00:00Z–2025-01-01T00:00:00Z
資料集產生者
Earth Engine 程式碼片段
ee.ImageCollection("projects/climate-and-sustainability/assets/gem-15_v1")
標記
climate-and-sustainability dem elevation elevation-topography google height ml publisher-dataset topography

說明

Google 的近全球海拔模型 (15 公尺,GEM-15) 是實驗性 (審核中) 的近全球海拔資料集,網格間距為 15 公尺,衍生自亞公尺光學立體衛星圖像。這項資料集是根據 2024 年前取得的光學立體影像建構而成 (主要是 2022 年至 2024 年的 30 公分 Pléiades Neo 影像,並輔以 WorldView-2/3/4、GeoEye-1、Pléiades 1A/1B 和 1.5 公尺 SPOT 立體影像),將原始 0.5 公尺 DSM 重建和 1.0 公尺 DTM 預測值匯總至 15 公尺解析度。

除了主要的 15 公尺數位表面模型 (dsm) 外,GEM-15 還包含網格內高程百分位數 (dsm_percentile_5、dsm_percentile_50、dsm_percentile_95)、子網格高程標準差 (dsm_std),以及使用深度學習模型在匯總前預測的 1.0 公尺解析度裸地數位地形模型 (dtm)。您也可以透過 GEM-15 Earth Engine 應用程式,以互動方式探索海拔高度圖層。

所有海拔高度圖層都會以公尺為單位,回報以 EGM96 大地水準面垂直基準 (EPSG:5773) 為參考的正常高,並以 15 公尺的像素解析度,投影至當地 UTM 區域。

可能用途:

  • 洪水和淹水模擬:使用 15 公尺裸地 dtm 和 dsm 圖層,模擬流域、水流和淹水情況。
  • 樹冠和建築物高度估算:結合 dsm_percentile_95 (或 dsm) 和 dtm,估算地面上的建築物和森林樹冠高度 (dsm - dtm) 和當地垂直變異性 (dsm_std)。請注意,由於立體限制,通常無法準確擷取超高 (約>50 公尺) 建築物。
  • 地形分析:使用 15 公尺高程圖層,進行衛星圖像正射校正,以及坡度或坡向計算。

限制:

  • 多時相圖像:圖塊是由三個感應器層級的多視角圖像建構而成:63.2% 的對應圖塊使用 2022 年至 2024 年 30 公分 Pléiades Neo 圖像,24.4% 使用其他亞米級感應器 (WorldView-2/3/4、GeoEye-1、Pléiades 1A/1B),12.4% 使用 1.5 公尺 SPOT 圖像。時間轉換可能會出現在擷取邊界。
  • 涵蓋範圍排除項目:涵蓋範圍為南緯 60 度到北緯 84 度,不包括俄羅斯、中國、蒙古、格陵蘭和南極洲。為遵守印度地理空間法規,印度資料會經過偏移處理 (偏移量會在印度邊界外數十公里內逐漸減少)。
  • 水體遮罩和空洞:水體 (加上 9 公尺緩衝區)、雪/冰、鹽灘和其他低紋理表面 (約 1% 至 3% 的儲存格),以及與 Copernicus GLO-30 差異超過 50 公尺的像素,都會遮罩為無資料。
  • 茂密的森林樹冠:由於海拔高度是從光學立體影像而非雷射雷達衍生而來,因此在地面無法從上方看到的茂密森林中,裸地 dtm 精確度較低。
  • 絕對垂直準確度:相對於機載光達,區域平均偏移量為數公尺 (論文中驗證區域的偏移量為 -4.8 公尺至 +1.9 公尺)。如果絕對精確度至關重要,請消除對本機控制的偏誤。

頻帶

波段

像素大小:15 公尺 (所有頻帶)

名稱 單位 像素大小 說明
dsm 公尺 15 公尺

數位地表模型 (15 公尺網格內 2.5 公尺雙線性原生 DSM 的平均值)

dsm_std 公尺 15 公尺

15 公尺網格內 2.5 公尺雙線性原生 DSM 的標準差

dsm_percentile_5 公尺 15 公尺

15 公尺單元內 2.5 公尺雙線性原生 DSM 的第 5 個百分位數

dsm_percentile_50 公尺 15 公尺

15 公尺儲存格內 2.5 公尺雙線性原生 DSM 的第 50 個百分位數 (中位數)

dsm_percentile_95 公尺 15 公尺

15 公尺儲存格內 2.5 公尺雙線性原生 DSM 的第 95 個百分位數

dtm 公尺 15 公尺

裸地數位地形模型 (15 公尺儲存格內 2.5 公尺雙線性原生 DTM 的平均值)

使用條款

使用條款

這個資料集依據 CC-BY 4.0 授權,且須註明出處:「這個資料集由 Google 製作」。

參考資料

參考資料:
  • Batchu, V. V., et al. (2026). GEM-15:全球地表和地形高度模型 (15 公尺),由亞公尺級光學立體圖像製成。

使用 Earth Engine 探索

程式碼編輯器 (JavaScript)

// --- Cyclic Color Palette (256 steps) ---
var elevationPalette = [
  '#f985f8', '#fa84f6', '#fb83f3', '#fc82f1', '#fc81ee', '#fd7feb', '#fd7ee8',
  '#fd7ce5', '#fd7ae2', '#fd78de', '#fd76db', '#fc74d7', '#fc72d4', '#fb70d0',
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  '#c1b246', '#beb24a', '#bbb14e', '#b8b052', '#b5af55', '#b2ae59', '#afad5c',
  '#acad5f', '#a8ac62', '#a5ab65', '#a1aa68', '#9dab6b', '#99a96e', '#95a871',
  '#91a774', '#8da677', '#89a57a', '#84a47d', '#7fa280', '#7ba183', '#77a086',
  '#729e89', '#6e9d8c', '#699c8f', '#639b92', '#5e9a95', '#599898', '#53979b',
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  '#5e59ff', '#615bff', '#635dff', '#665fff', '#6961ff', '#6c63ff', '#6f65ff',
  '#7267ff', '#7569ff', '#786aff', '#7b6cff', '#7e6eff', '#8170ff', '#8471ff',
  '#8773ff', '#8a75ff', '#8d76ff', '#9077ff', '#9378ff', '#9679ff', '#997aff',
  '#9c7bff', '#a07cff', '#a37dff', '#a77eff', '#aa7fff', '#ae80ff', '#b180ff',
  '#b581ff', '#b882ff', '#bc83ff', '#bf84ff', '#c284ff', '#c585ff', '#c885ff',
  '#cb86ff', '#ce86ff', '#d186ff', '#d486ff', '#d786ff', '#da86ff', '#dd87ff',
  '#e087ff', '#e287ff', '#e587ff', '#e886fe', '#ea86fd', '#ec86fc', '#ee86fb',
  '#f086fa', '#f285f9'
];

// --- GEM-15 Collection & Elevation Bands ---
var gem15Collection = ee.ImageCollection(
    'projects/climate-and-sustainability/assets/gem-15_v1');
var gemMosaic = gem15Collection.mosaic();

var dsm = gemMosaic.select('dsm');
var dtm = gemMosaic.select('dtm');
var dsm_50 = gemMosaic.select('dsm_percentile_50');
var dsm_5 = gemMosaic.select('dsm_percentile_5');
var dsm_95 = gemMosaic.select('dsm_percentile_95');
var dsm_std = gemMosaic.select('dsm_std');

// Structural Heightmap (nDSM)
var heightmap = dsm.subtract(dtm);

// --- Base Global DEMs ---
// They are all based on an EGM2008 geoid, whereas GEM-15 is based on EGM96,
// however the visual difference is minimal. Please perform a geoid correction
// for precise altimetric measurements.
var copernicusDem = ee.ImageCollection('COPERNICUS/DEM/GLO30_2024_1').mosaic().select('DEM');
var alosDem = ee.ImageCollection('JAXA/ALOS/AW3D30/V4_1').mosaic().select('DSM');
var nasadem = ee.Image('NASA/NASADEM_HGT/001').select('elevation');

// --- Cyclic Hillshade Visualization Helper ---
// Because GEM-15 tiles span multiple UTM zones, the mosaic does not retain a
// single native projection. Reproject to a metric grid at native resolution
// before computing hillshade.
function visualizeCyclic(image, cycleMax, nativeScale) {
  cycleMax = cycleMax || 100;
  nativeScale = nativeScale || 15;
  var dem = image.select(0);
  var cycle = ee.Image.constant(cycleMax);

  var gridDem = dem.reproject({
    crs: 'EPSG:3857',
    scale: nativeScale
  });

  var cyclic = gridDem.mod(cycle).add(cycle).mod(cycle);
  var rgb = cyclic.visualize({
    min: 0,
    max: cycleMax,
    palette: elevationPalette
  });

  var hs = ee.Terrain.hillshade(gridDem)
                     .divide(255)
                     .multiply(0.6)
                     .add(0.4);

  var hs3Band = ee.Image.cat([
    hs.rename('vis-red'),
    hs.rename('vis-green'),
    hs.rename('vis-blue')
  ]);

  return rgb.multiply(hs3Band).toByte();
}

// --- Viewport Setup ---
Map.setCenter(2.165, 41.395, 14);

// --- Map Layers ---
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(nasadem, 100, 30), {},
    'NASADEM 30m (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(alosDem, 100, 30), {},
    'ALOS AW3D30 (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(copernicusDem, 100, 30), {},
    'Copernicus GLO-30 (Cyclic 100m + Hillshade)', true);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dtm, 100, 15), {},
    'GEM-15 DTM (Cyclic 100m + Hillshade)', true);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dsm, 100, 15), {},
    'GEM-15 DSM (Cyclic 100m + Hillshade)', true);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dsm_50, 100, 15), {},
    'GEM-15 DSM 50th Percentile (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dsm_5, 100, 15), {},
    'GEM-15 DSM 5th Percentile (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dsm_95, 100, 15), {},
    'GEM-15 DSM 95th Percentile (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    visualizeCyclic(dsm_std, 100, 15), {},
    'GEM-15 DSM Std (Cyclic 100m + Hillshade)', false);
Map.addLayer(
    heightmap, {min: 0, max: 25, palette: ['white', 'darkgreen']},
    'Heightmap (0-25m)', true);
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