Regional “Bare-Earth” Digital Terrain Model for Costa Rica Based on NASADEM Corrected for Vegetation Bias

Abstract

Abstract. A large percentage of the Costa Rican territory is covered with high evergreen forests. In order to compute a 100 Bare-Earth Digital Terrain Model (DTM) for Costa Rica CRDTM2020, stochastic Vegetation Bias (VB) was reduced from the 100 NASADEM, Digital Elevation Model (DEM) based on the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data. Several global models such as: canopy heights from the Global Forest Canopy Height 2019 model, canopy heights for the year 2000 from the Forest Canopy Height Map, and canopy density from the Global Forest Change model 2000 to 2019, were used to represent the vegetation in the year of SRTM data collection. Four analytical VB models based on canopy heights and canopy density were evaluated and validated using bare-earth observations and canopy heights from the Laser Vegetation Imaging Sensor (LVIS) surveys from 1998, 2005, and 2019 and a levelling dataset. The results show that differences between CRDTM2020 and bare-earth elevations from LVIS2019 in terms of the mean, median, standard deviation, and median absolute difference (0.9, 0.8, 7.9 and 3.7 m, respectively) are smaller than for any other of the nine evaluated global DEMs.

Resumen. Un gran porcentaje del territorio costarricense está cubierto de bosques altos perennifolios. Con el fin de calcular un Modelo Digital del Terreno (MDT) 100 Bare-Earth para Costa Rica CRDTM2020, se redujo el Sesgo de Vegetación (VB) estocástico del 100 NASADEM, Modelo Digital de Elevación (DEM) basado en los datos de la Misión Topográfica de Radar Shuttle (SRTM). Se utilizaron varios modelos globales como: alturas del dosel del modelo Global Forest Canopy Height 2019, alturas del dosel para el año 2000 del Forest Canopy Height Map, y densidad del dosel del modelo Global Forest Change 2000 to 2019, para representar la vegetación en el año de recogida de datos SRTM. Se evaluaron y validaron cuatro modelos analíticos de VB basados en las alturas del dosel y la densidad del dosel utilizando observaciones de tierra desnuda y alturas del dosel de los estudios del Sensor Láser de Imágenes de la Vegetación (LVIS) de 1998, 2005 y 2019 y un conjunto de datos de nivelación. Los resultados muestran que las diferencias entre el CRDTM2020 y las elevaciones de tierra desnuda del LVIS2019 en términos de media, mediana, desviación estándar y diferencia absoluta mediana (0,9, 0,8, 7,9 y 3,7 m, respectivamente) son menores que para cualquier otro de los nueve MDE globales evaluados.