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NASADEM

SatelliteImagery EarthObservation AIforEarth NASA

NASADEM プログラムからの広域地形情報。

NASADEM は広域地形データを 1 秒角 (~30 m) 水平解像度で提供します。これは主に、Shuttle Radar Topograpy Mission (SRTM) 経由でキャプチャしたデータから導出されます。

Storage のリソース

データは、米国東部データ センターにある次の BLOB コンテナーの BLOB に格納されています。

https://nasadem.blob.core.windows.net/nasadem-nc

このコンテナー内では、次の形式に従ってデータが整理されれています。

v001/NASADEM_NC_[lat_tile][lon_tile].[extension]

lat_tile は文字 (‘n’ または ‘s’) と 2 桁の緯度の値です。これは、各タイルで表される緯度から導出されます。 特定の緯度に対する緯度コードを探すには、floor() 操作を実行します。次に絶対値を取得してから、正の緯度 (0 を含む) にプレフィックス ‘n’ を、負の緯度に ‘s’ を設定し、2 桁になるよう 0 で埋めます。 たとえば、緯度 35.3606 は ‘n35’ になります。

long_tile は文字 (‘e’ または ‘w’) と 2 桁の経度の値です。これは、各タイルで表される経度から導出されます。 特定の経度に対する経度コードを探すには、floor() 操作を実行します。次に絶対値を取得してから、正の経度 (0 を含む) にプレフィックス ‘e’ を、負の経度に ‘w’ を設定し、3 桁になるよう 0 で埋めます。 たとえば、経度 138.72 は ‘e138’ になります。

各タイルには、次の 3 つの拡張子で表されるファイル名が表示されます。

  • 1.jpg (プレビュー画像)
  • nc (データそのもの)
  • nc.xml (タイル作成メタデータ)

画像は NetCDF 形式で保存されます。

NASADEM データへのアクセスやプロットに関する完全な Python の例は、“データ アクセス”で提供されるノートブックでご確認いただけます。

また、BlobFuse などを介して NASADEM データにアクセスできるように、読み取り専用の SAS (Shared Access Signature) トークンも提供されます。これにより、BLOB コンテナーをドライブとしてマウントできます。

st=2020-03-16T17%3A16%3A02Z&se=2034-03-17T17%3A16%3A00Z&sp=rl&sv=2018-03-28&sr=c&sig=opfihPRJOhedqmupra5pf7esHL52nxrxlgJd3UPwRmY%3D

Linux でのマウントの手順については、こちらをご覧ください。

大規模な処理は、米国東部 Azure データ センターで最適に実行できます。ここで画像が保存されています。 NASADEM データを環境科学の用途に使用する場合は、コンピューティング要件をサポートするために、AI for Earth 助成金の申請を検討してください。

インデックス

ファイルの完全な一覧は、こちらからご確認ください。

ライセンスと帰属に関する情報

NASADEM データは、商用などの目的に関わらず、制限されることなく使用できます。また、ロイヤリティーやその他の制限もありません。 正確なデータ、画像、その他の派生製品の再販の場合でも、特別な許可や補償は必要ありません。

可能であれば、このデータを使用するときには、“Courtesy NASA/JPL-Caltech” に帰属することを示してください。

かわいい写真


富士山エリアの地形。

Contact

このデータセットに関するご質問がある場合は、aiforearthdatasets@microsoft.com にお問い合わせください。

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Microsoft は、Azure オープン データセットを “現状有姿” で提供します。 Microsoft は、データセットの使用に関して、明示または黙示を問わず、いかなる保証も行わないものとし、条件を定めることもありません。 現地の法律の下で認められている範囲内で、Microsoft は、データセットの使用に起因する、直接的、派生的、特別、間接的、偶発的、または懲罰的なものを含めたいかなる損害または損失に対しても一切の責任を負わないものとします。

このデータセットは、Microsoft がソース データを受け取った元の条件に基づいて提供されます。 データセットには、Microsoft が提供するデータが含まれている場合があります。

Access

Available inWhen to use
Azure Notebooks

Quickly explore the dataset with Jupyter notebooks hosted on Azure or your local machine.

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Azure Notebooks

Azure Notebooks

Package: Language: Python

Demo notebook for accessing NASADEM data on Azure

This notebook provides an example of accessing NASADEM data from blob storage on Azure, including (1) finding the NASADEM tile corresponding to a lat/lon coordinate, (2) retrieving that tile from blob storage, (3) opening the downloaded file using the NetCDF4 library, and (4) rendering the tile in a couple different ways.

NASADEM data are stored in the East US data center, so this notebook will run most efficiently on Azure compute located in East US. We recommend that substantial computation depending on NASADEM data also be situated in East US. If you are using NASADEM data for environmental science applications, consider applying for an AI for Earth grant to support your compute requirements.

Imports and environment

In [26]:
# Mostly-standard imports
import os
import tempfile
import numpy as np
import shutil
import urllib
import math
import matplotlib.pyplot as plt

from mpl_toolkits.basemap import Basemap

# Less-common-but-still-pip-installable imports
from netCDF4 import Dataset

# pip install progressbar2, not progressbar
import progressbar

# Storage locations are documented at http://aka.ms/ai4edata-nasadem
nasadem_account_name = 'nasadem'
nasadem_container_name = 'nasadem-nc'
nasadem_account_url = 'https://' + nasadem_account_name + '.blob.core.windows.net'
nasadem_blob_root = nasadem_account_url + '/' + nasadem_container_name + '/v001/'

# A full list of files is available at:
#
# https://nasadem.blob.core.windows.net/nasadem-nc/v001/index/file_list.txt
nasadem_file_index_url = nasadem_blob_root + 'index/nasadem_file_list.txt'

nasadem_content_extension = '.nc'
nasadem_file_prefix = 'NASADEM_NC_'

# This will contain just the .nc files
nasadem_file_list = None
                                   
temp_dir = os.path.join(tempfile.gettempdir(),'nasadem')
os.makedirs(temp_dir,exist_ok=True)

%matplotlib inline

Functions

In [27]:
class DownloadProgressBar():
    """
    https://stackoverflow.com/questions/37748105/how-to-use-progressbar-module-with-urlretrieve
    """
    
    def __init__(self):
        self.pbar = None

    def __call__(self, block_num, block_size, total_size):
        if not self.pbar:
            self.pbar = progressbar.ProgressBar(max_value=total_size)
            self.pbar.start()
            
        downloaded = block_num * block_size
        if downloaded < total_size:
            self.pbar.update(downloaded)
        else:
            self.pbar.finish()
            

def download_url(url, destination_filename=None, progress_updater=None, force_download=False):
    """
    Download a URL to a temporary file
    """
    
    # This is not intended to guarantee uniqueness, we just know it happens to guarantee
    # uniqueness for this application.
    if destination_filename is None:
        url_as_filename = url.replace('://', '_').replace('/', '_')    
        destination_filename = \
            os.path.join(temp_dir,url_as_filename)
    if (not force_download) and (os.path.isfile(destination_filename)):
        print('Bypassing download of already-downloaded file {}'.format(
            os.path.basename(url)))
        return destination_filename
    print('Downloading file {} to {}'.format(os.path.basename(url),
                                             destination_filename),end='')
    urllib.request.urlretrieve(url, destination_filename, progress_updater)  
    assert(os.path.isfile(destination_filename))
    nBytes = os.path.getsize(destination_filename)
    print('...done, {} bytes.'.format(nBytes))
    return destination_filename


def lat_lon_to_nasadem_tile(lat,lon):
    """
    Get the NASADEM file name for a specified latitude and longitude
    """
    
    # A tile name looks like:
    #
    # NASADEM_NUMNC_n00e016.nc
    #
    # The translation from lat/lon to that string is represented nicely at:
    #
    # https://dwtkns.com/srtm30m/

    # Force download of the file list
    get_nasadem_file_list()
        
    ns_token = 'n' if lat >=0 else 's'
    ew_token = 'e' if lon >=0 else 'w'
    
    lat_index = abs(math.floor(lat))
    lon_index = abs(math.floor(lon))
    
    lat_string = ns_token + '{:02d}'.format(lat_index)
    lon_string = ew_token + '{:03d}'.format(lon_index)
    
    filename =  nasadem_file_prefix + lat_string + lon_string + \
        nasadem_content_extension

    if filename not in nasadem_file_list:
        print('Lat/lon {},{} not available'.format(lat,lon))
        filename = None
    
    return filename


def get_nasadem_file_list():
    """
    Retrieve the full list of NASADEM tiles
    """
    
    global nasadem_file_list
    if nasadem_file_list is None:
        nasadem_file = download_url(nasadem_file_index_url)
        with open(nasadem_file) as f:
            nasadem_file_list = f.readlines()
            nasadem_file_list = [f.strip() for f in nasadem_file_list]
            nasadem_file_list = [f for f in nasadem_file_list if \
                                 f.endswith(nasadem_content_extension)]
    return nasadem_file_list

Download a NASADEM tile for a known lat/lon

In [28]:
# Interesting places for looking at SRTM data
everest = [27.9881,86.9250]
seattle = [47.6062,-122.3321]
grand_canyon = [36.101690, -112.107676]
mount_fuji = [35.3606, 138.7274]
mont_blanc = [45.832778, 6.865000]
invalid = [-15.1,41]

tile_of_interest = mount_fuji

tile_name = lat_lon_to_nasadem_tile(tile_of_interest[0],tile_of_interest[1])
url = nasadem_blob_root + tile_name
fn = download_url(url,progress_updater=DownloadProgressBar())
Bypassing download of already-downloaded file nasadem_file_list.txt
Bypassing download of already-downloaded file NASADEM_NC_n35e138.nc

Load and plot the tile

In [29]:
fh = Dataset(fn, mode='r')
heights = fh['NASADEM_HGT'][:]
lons = fh.variables['lon'][:]
lats = fh.variables['lat'][:]

min_height = np.min(heights)
max_height = np.max(heights)
height_units = fh.variables['NASADEM_HGT'].units

fh.close()

print('Height ranges from {} {} to {} {}'.format(min_height,height_units,
      max_height,height_units))

extent = [np.min(lons), np.max(lons), np.min(lats), np.max(lats)]
plt.imshow(heights,extent=extent)
plt.xlabel('Longitude')
plt.ylabel('Latitude')
cb = plt.colorbar()
cb.set_label('Height ({})'.format(height_units))
Height ranges from -18 meters to 3756 meters

Also plot on a basemap

In [30]:
# To plot on a basemap, we'll want to downsample the data substantially
ds_factor = 10

# Show a little space around each edge on the basemap (this is in lat/lon units)
expansion_distance = 0.75

lon_0 = lons.mean()
lat_0 = lats.mean()
lons_ds = lons[::ds_factor]
lats_ds = lats[::ds_factor]
heights_ds = heights[::ds_factor,::ds_factor,]

# Convert to a 2D grid for plotting
lon_plot, lat_plot = np.meshgrid(lons_ds, lats_ds)

plt.figure(num=None, figsize=(8, 8), dpi=100)

m = Basemap(projection='stere',resolution='l',
            lat_ts=lat_0,lat_0=lat_0,lon_0=lon_0,
            llcrnrlon=extent[0]-expansion_distance, 
            llcrnrlat=extent[2]-expansion_distance,
            urcrnrlon=extent[1]+expansion_distance,
            urcrnrlat=extent[3]+expansion_distance)

xi, yi = m(lon_plot, lat_plot)

cs = m.pcolor(xi,yi,np.squeeze(heights_ds))

# Add grid lines
m.drawparallels(np.arange(-80., 81., 10.), labels=[1,0,0,0], fontsize=10)
m.drawmeridians(np.arange(-180., 181., 10.), labels=[0,0,0,1], fontsize=10)

# Add coastlines and state/country borders

# drawcoastlines() fails when no coastlines are visible
try:
    m.drawcoastlines()
except:
    pass
m.drawstates()
m.drawcountries()

cbar = m.colorbar(cs, location='bottom', pad="10%")
cbar.set_label(height_units)
plt.title('SRTM height')
plt.show()

Clean up temporary files

In [18]:
shutil.rmtree(temp_dir)