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NASADEM

SatelliteImagery EarthObservation AIforEarth NASA

Informações topográficas globais do programa NASADEM.

O NASADEM fornece dados topográficos globais com resolução horizontal de 1 arcossegundo (aproximadamente 30 m) derivados principalmente de dados captados pela SRTM (Shuttle Radar Topography Mission).

Recursos de Armazenamento

Os dados são armazenados em blobs no data center da região Leste dos EUA, no seguinte contêiner de blob:

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

Nesse contêiner, os dados são organizados de acordo com:

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

lat_tile é um caractere (‘n’ ou ‘s’) mais um valor de latitude de dois dígitos, derivado da latitude representada em cada um dos blocos. Para encontrar o código de latitude de uma determinada latitude, execute uma operação floor() e, em seguida, pegue o valor absoluto, defina o prefixo com ‘n’ para latitudes positivas (incluindo zero) e ‘s’ para latitudes negativas e zere os pads para dois dígitos. Por exemplo, a latitude 35.3606 se torna ‘n35’.

long_tile é um caractere (‘e’ ou ‘w’) mais um valor de longitude de três dígitos, derivado da longitude representada em cada um dos blocos. Para encontrar o código de longitude de uma determinada longitude, execute uma operação floor() e, em seguida, pegue o valor absoluto, defina o prefixo com ‘e’ para latitudes positivas (incluindo zero) e ‘w’ para latitudes negativas e zere os pads para três dígitos. Por exemplo, a longitude 138.72 se torna ‘e138’.

Para cada bloco, os nomes de arquivos com três extensões estão presentes:

  • 1.jpg (uma imagem de visualização)
  • nc (os dados propriamente ditos)
  • nc.xml (metadados de criação do bloco)

As imagens são armazenadas no formato NetCDF.

Veja um exemplo de Python completo de como acessar e plotar dados do NASADEM no notebook disponível em “Acesso a dados”.

Também fornecemos um token SAS (assinatura de acesso compartilhado) somente leitura para permitir acesso aos dados do NASADEM via, por exemplo, o BlobFuse, que permite montar contêineres de blob como unidades:

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

As instruções de montagem para o Linux podem ser encontradas aqui.

O processamento em grande escala tem desempenho melhor no data center do Azure da região Leste dos EUA, no qual as imagens estão armazenadas. Se você estiver usando os dados do NASADEM para aplicações em ciência ambiental, considere a possibilidade de se inscrever em uma concessão do AI for Earth para compatibilidade com os requisitos de computação.

Índice

Uma lista completa de arquivos está disponível aqui.

Informações de licença e atribuição

Os dados do NASADEM podem ser usados sem restrições para qualquer finalidade, comercial ou não, isentos de royalties ou outras restrições. Nenhuma permissão ou compensação especial é necessária, mesmo para revender os dados exatos, imagens ou outros produtos derivados.

Se possível, ao usar esses dados, atribua à “Cortesia NASA/JPL-Caltech”.

Imagem bonita


Topografia na área do Monte Fuji.

Contact

Para perguntas sobre este conjunto de dados, entre em contato com aiforearthdatasets@microsoft.com.

Avisos

A MICROSOFT FORNECE O AZURE OPEN DATASETS NO ESTADO EM QUE SE ENCONTRA. A MICROSOFT NÃO OFERECE GARANTIAS OU COBERTURAS, EXPRESSAS OU IMPLÍCITAS, EM RELAÇÃO AO USO DOS CONJUNTOS DE DADOS. ATÉ O LIMITE PERMITIDO PELA LEGISLAÇÃO LOCAL, A MICROSOFT SE EXIME DE TODA A RESPONSABILIDADE POR DANOS OU PERDAS, INCLUSIVE DIRETOS, CONSEQUENTES, ESPECIAIS, INDIRETOS, ACIDENTAIS OU PUNITIVOS, RESULTANTES DO USO DOS CONJUNTOS DE DADOS.

Esse conjunto de dados é fornecido de acordo com os termos originais com que a Microsoft recebeu os dados de origem. O conjunto de dados pode incluir dados originados da Microsoft.

Access

Available inWhen to use
Azure Notebooks

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

Select your preferred service:

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)