DEM（デジタル標高モデル）からの3次元メッシュ生成について

こんにちは、スカイマティクスのAI研究員・Liangです。

リモートセンシングの分野では、DEM（Digital Elevation Model）、あるいはDTM（Digital Terrain Model）、DSM（Digital Surface Model）が、航空画像から３次元復元された地形や表面の情報を保存するためによく使われます。一般的にDEMは、幅と高さを整数で指定した矩形領域を格子状にしたもので、デジタル画像と同じような形式をとっています。DEMの各グリッド（ピクセル）には、3次元表面情報のプロファイルとなる高さ（標高）の値が含まれています。

DEMから3次元メッシュデータを生成するためには、DEMの標高域全体をカバーする三角形メッシュを計算する必要があります。この目的に適用できる三角形のメッシュは2種類あります：

TRN(Triangulated Regular Network)： DEMデータの各ピクセルは、メッシュの頂点に相当します。すべての三角形は同じ大きさと形をしています。DEMに含まれるすべての情報は、メッシュデータに直接格納されます。しかし、この場合、保存に必要なメモリ使用量が多くなります。

TIN(Triangulated Irregular Network)：元のDEMデータと比較して頂点数が少なく、三角形の大きさや形状が異ります。この方法では、近似できる三角形の集合を探し、その誤差が最小になるように結合していきます。この方法により、効率的にDEMを3Dメッシュに変換することができます。例えば、面積の大きな平面では、冗長なデータをすべて保存するのではなく、わずかな頂点で平面を表現することができます。

まとめると、3次元点群から入力する従来の3次元メッシュ生成アルゴリズムと比較して、DSMから生成されるメッシュは2.5次元メッシュ生成と呼ばれています。真上から見下ろした場合の表面だけで構成されており、側面や覆い隠された領域（木の下の領域など）は考慮されていません。オルソ画像の生成において、これは計算時間の短縮と効率化を実現します。