DEM

地表の標高を数値格子で表現したデジタル地形モデル

DEM

概要

DEM（Digital Elevation Model、数値標高モデル）は、地表の標高情報を数値形式で表現したデジタル地形モデルである。一般に規則的な格子（ラスタ）や不規則三角網（TIN）、点群（point cloud）の形式で保存され、地形解析・水文モデリング・都市計画・災害管理など多様な分野の基盤データとして活用される。DEMは単なる地図画像ではなく、各位置に標高値が付与されたデータセットであるため、傾斜・傾斜方位・流域・可視領域・洪水氾濫などを計算する上で中核的な役割を果たす。

主要な内容

定義と構成

DEMは地球表面の連続的な標高を離散的な格子または表面で近似したモデルである。格子型DEMは各セルに平均または代表標高値を保存し、解像度が高いほど精密な地形を表現できる。TINは地形の起伏を三角形面で表現し、保存効率と精度を調整できる。点群はLiDARや写真測量で得られた多数の3次元点に基づく。DEMの品質は空間解像度、垂直精度、基準面（datum）、更新時点、欠測・ノイズ処理方式によって決まる。

DEM・DSM・DTMの区別

実務ではDEMを広義の数値標高モデルとして使うが、細分するとDSM（Digital Surface Model）とDTM（Digital Terrain Model）を区別する。DSMは建物、樹木、橋梁など地表上のオブジェクトの表面まで含むモデルであり、DTMはこれらのオブジェクトを除去した純粋な地形面を表す。したがって洪水・排水・土工分析にはDTMが適し、都市景観・通信可視領域・太陽光分析にはDSMが有用な場合がある。樹木高モデル（CHM）はDSMとDTMの差分から算出することもある。

生成方法

DEMは航空写真・衛星ステレオ画像、LiDAR、InSAR、ドローン写真測量、GNSS測量、既存数値地図の変換など多様な方式で生成される。LiDARは高い垂直精度と植生透過特性により、高品質DTMの生産に広く用いられる。衛星ステレオ画像は広範囲を比較的迅速に更新できるが、雲・影・建物歪みなどの影響を受けることがある。近年はドローンと構造光・多視点写真測量を組み合わせ、局所的な高解像度DEMを低コストで生産する事例が増えている。

活用分野

DEMは水文学で流域境界、河川網、流出経路を抽出するのに使われ、洪水氾濫シミュレーションや浸水リスク地図作成の基礎となる。土木・建設では切土・盛土量計算、道路線形設計、通信・風力発電の可視領域分析に活用される。農業では傾斜と排水条件を分析して精密農業に適用し、都市計画では景観分析、日照・陰影分析、デジタルツイン構築に使用する。ゲーム・映画・仮想現実でも実地形を再現するための背景データとして使われる。

品質と標準

DEM品質は垂直RMSE、解像度、地形表現の連続性、人工物（artifact）の有無で評価される。建物縁、水域、急傾斜地、森林地域では補間誤差や欠測が発生しやすい。国ごとに数値標高データの基準面と座標系、格子間隔、精度基準が異なるため、融合分析の際は必ずメタデータを確認しなければならない。代表データとしてSRTM、ASTER GDEM、ALOS World 3D、Copernicus DEM、USGS 3DEPなどがあり、韓国国内では国土地理情報院などが提供する数値標高資料が活用される。

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