DSMとDEMの違い。標高データの使い分けや作成方法、活用シーン

課題解決のヒントくみき

こんな課題ありませんか

DSMとDEMの違いが分からず、用途に応じた使い分けに迷っている
ドローンで取得したデータから、標高モデルを作成するのに手間がかかる
点群や標高データの管理・共有が煩雑で、現場で十分に活用できていない

「くみき」なら、ドローンで撮影した画像からDSMなどの地形データを自動生成。点群・DSM・DEM・オルソ画像をブラウザ上で一元管理・共有でき、土量計算や施工前後の地形比較まで効率化できます。

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ドローン測量のソフトからDSMやDEMが出力されたとき、「これをどう使い分ければいいのか」と迷ったことはありませんか？

どちらも標高データですが、含まれる情報はまったく異なります。違いを理解しないまま使うと、土量計算や設計判断の精度に影響します。

この記事では、DSM・DEM・DTMそれぞれの定義と、現場での具体的な使い分けを解説していきます。

DSM・DEM・DTMとは

DSM・DEM・DTMはいずれも地表の高さを数値で表したデータですが、「何の高さを表しているか」に違いがあります。

まず3つの違いを表で確認してみましょう。

種類	正式名称	表現する対象	主な用途
DSM	数値表層モデル（Digital Surface Model）	建物・樹木を含む表層面	ドローン測量、建物モデル作成、障害物解析
DEM	数値標高モデル（Digital Elevation Model）	建物・樹木を除いた地面	土量計算、洪水シミュレーション、地形解析
DTM	数値地形モデル（Digital Terrain Model）	地面（尾根・谷・斜率なども考慮）	地形解析、河川・道路設計、詳細な地形解析、三次元CAD連携

DSM（数値表層モデル）とは

DSM（Digital Surface Model：数値表層モデル）は、建物や樹木、橋梁など地表面上に存在する対象物を含めた高さを表す標高データです。

地表面だけでなく、その上に存在する構造物や植生も含めて記録されるため、現況を立体的に把握できます。

建物の3次元モデル作成や森林調査、地形の現況把握など、地物の高さ情報も含めて確認したい場面で活用されます。

一方で、地盤の高さだけを知りたい場合には建物や樹木が解析結果に影響するため、DEMを利用します。

出典：航空レーザ測量とは｜国土地理院

DEM（数値標高モデル）とは

DEMは、建物や樹木など地表面上の対象物を除き、地面だけの高さを表した標高データです。国土地理院が公開している基盤地図情報の「数値標高モデル」もこのDEMにあたります。

地表面そのものの形状を把握できるため、土量計算や出来形管理、浸水シミュレーション、傾斜解析など、地形を対象とした解析で広く利用されています。

なお、ドローン写真測量では、生成したDSMや点群データから建物・樹木などを除去する処理（フィルタリング処理）を行い、DEMを作成するのが一般的です。

出典：中学生のページ：DEM｜国土地理院

DTM（数値地形モデル）とは

DTM（Digital Terrain Model：数値地形モデル）は、DEMと同様に地表面の高さを表すデータです。

ただし、ソフトウェアや利用する機関によって定義が異なり、実務上はDEMとほぼ同じ意味で使われる場合が多々あります。

厳密には、DEMに「尾根線や谷線などの地形特徴線」を加味して、より正確に地形を表現したものをDTMと呼んで区別することもあります。

そのため、実務では「DTM」という名称だけで判断せず、利用するソフトウェアや仕様書でどのようなデータを指しているか（単なる格子状データか、地形特徴線を含むか）確認することが大切です。

出典：過去の地形データの作成手法とその活用に関する研究｜国土地理院

また、複数の標高データを扱う現場では、DSM・DEM・点群データなどを同じ環境で比較しながら確認できることも重要です。

DSM・DEMの違い

DSMとDEMの本質的な違いは、建物や樹木などの地物を「含むか、除去しているか」という点です。

この性質の差が、実務での解析結果に直接影響します。

地表面の表現範囲の違い

データ	表現する面	地物の扱い
DSM	数値表層モデル（地物を含む表面）	建物・樹木・構造物をそのまま含む
DEM	数値標高モデル（地表面のみ）	建物・植生をフィルタリングで除去
DTM	数値地形モデル（地域特徴線を含む地表面）	DEMと同様に地物を除去（特徴線を考慮）

DSMとDEMの違いは文章だけではイメージしにくいため、実際のデータを見比べてみましょう。

次のエリアの地図をDEM化して、地図に高さを与えると以下のように立体的に見ることができます。

出典：国土地理院　電子国土WEB

この範囲の地形を、3Dで見てみると次のような見え方になります。

出典：国土地理院　電子国土WEB

このように、標高の高い山は立体的に表示されているのがお分かり頂けるでしょう。

ただし、この高さは山にある樹木の高さでなく、地表面の高さを利用して立体化させています。

一方でDSMは地表・建物・樹木など地表面上に存在する全ての物体を3次元化します。そのため、DEMよりもよりリアルな状況を再現できるのです。

国土地理院地理地殻活動研究センター 公式Xより引用

左のDEM画像には建物は表示されていませんが、右のDSM画像には建物や道路まではっきり表現されています。※道路などの地表面はどちらにも表現されています。

これが、数値標高モデルDEMと、数値表層モデルDSMとの大きな違いです。

特徴と解析結果の違い

項目	DEM	DSM
建物	×	○
樹木	×	○
土量計算	◎	△
現況把握	○	◎
災害調査	◎（用途による）	○

DSMとDEMは、どちらが優れているというものではありません。建物や樹木を含むかどうかによって解析結果が変わる点が大きな違いです。

例えば土量計算や傾斜解析では、建物や樹木が含まれていると地形を正確に把握できないため、DEMが適しています。一方で、建物や樹木の高さを把握したい場合は、DSMのほうが適しています。

解析の目的に応じて適切なデータを選択することが重要です。

DSM・DEMの使い分け

どちらのデータを選ぶかは「何を管理・解析したいか」で決まります。

地表面そのものを扱いたいシーンと、地物の高さごと捉えたいシーンとでは、適切なデータが変わります。

土量計算・出来形管理で使用するケース

土量計算や出来形管理には、DEMが適しています。

建物や樹木が地表に残ったままのDSMで土量を計算すると、それらの体積が盛土・切土の数値に混入されてしまい、計算結果に大きな誤差が生じるからです。

施工前と施工後の地表面を正確に比較し、純粋な土の動きだけを算出するには、不要な地物やノイズをきれいに除去した純粋な地表面データ（DEM）が前提となります。

そのため、地盤形状を正しく把握し、コストや進捗を管理する必要がある場面ではDEMが利用されるのが一般的です。

「くみき」では、DEMを用いた土量計算や施工前後の地形比較をブラウザ上でシームレスに実施できます。点群データやオルソ画像とあわせて確認できるため、現場の状況を把握しながら効率良く土量を算出できます。

DSM活用シーン別の使い分け

DSMは、地表面の全ての標高データを取得して数値化できるので、さまざまなシーンで利用できます。

ここでは、くみきによるDSMの活用方法を紹介します。

圃場の均平調査

圃場の均平化（土地の凹凸をなくして平らにすること）は、農業において非常に重要であり、日本全国で行われています。その理由は、圃場の高低差によって水の流れが滞留することで作物の育成に関わり、病気の発生原因になるなど、さまざまな問題が発生するからです。

従来は、圃場全体のレベル測量やTS（トータルステーション）測量を人が歩いて行い、圃場内の高さを確認し、均平化を行っていました。

格子状に細かく高さを確認して均平化の計画を立てるには、調査測量だけでも数日から数週間の膨大な時間と労力が必要でした。

しかし、ドローンで撮影した空中写真を「くみき」で解析すれば、植物や土の表面データを捉えるDSMによって、広範囲な圃場の高低差を一度に、かつ非常に素早く面として計測できます。

どこを削り、どこに土を盛れば最適な均平化ができるかの計画がスマートに立てられます。

水はけ調査

ゴルフ場や球場、競技場といった大規模な芝生・グラウンド施設等では、クオリティ維持のために、水はけ管理の目的で高低差を調査します。この調査も、従来ではレベル測量や、TS測量の地上測量にて行われていました。

空中写真を利用するリモートセンシング技術を利用すれば、植物の表面を含めたDSMデータにより、目視では判断できないようなセンチ単位の緩やかな傾斜や、水が溜まりやすい範囲の高低差を一目で把握できます。

また、従来の地上測量では点と線のデータしか取得できませんでしたが、DSMなら地形を面（エリア全体）の連続したデータとして隙間なく取得できるので、ゴルフコース単位、球場単位といった広大な式とを漏れなく一元管理可能です。

災害時の水流調査

大雨や台風による冠水・洪水時などに、地形の高低差から水がどのように流れてどこに溜まるのかを事前に調査・シミュレーションしておくことは、防災・減災分野でも重要視されています。

ここでもDSMの「広範囲を面で捉えることができる」というメリットが活きてきます。

DSMデータは建物や避難路となる道路、周囲の堤防などの高さを丸ごと含んだ現況データなので、道路単位や街区・区画単位で細かく排水エリア（流域）を設定し、「どのルートが浸水しやすいか」をリアルに調査・管理することができて非常に有用です。

道路の高低差調査

道路の平坦性や勾配を調査して、交通事故防止や工事の事前段階での現場調査シーンにも活用されています。

従来の道路測量のように長距離を通行止めにすることなく、ドローンを飛行させるだけで安全かつ迅速に道路全体の凹凸データを取得できます。

ミリ単位の極めて厳密な舗装平坦性管理（舗装仕上げの検査など）が求められる特殊なケースを除き、通常の設計や施工管理のための高低差調査であれば、公共測量においてもドローンによる成果が広く認められ、活用されています。

近年では、宅地開発を行う際には必ず雨水の排水設備を設置する必要があります。開発地内に溜まる雨量と、その雨量を排水する側溝の整備が求められます。

そのような排水設備を設置する際の、事前調査としてDSMを活用するシーンも増えています。

DSM・DEMはどのように作られる？

DSM・DEMは、どちらも測量で取得したデータをもとに作成される標高データです。

違いは「どのように測量したか」ではなく、「取得したデータをどのように処理したか」にあります。

まずは、DSM・DEMを作成するために必要なものと、作成の流れを確認しましょう。

DSM・DEMの作成に必要なもの

DSM・DEMを作成するには、「測量データ」と「解析ソフト」の2つが必要です。

測量データとは、ドローンや航空機、レーザー測量機などで取得した空中写真や点群データを指します。

一方、解析ソフトは、それらのデータをもとに3次元形状を復元し、DSMやDEMへ変換するためのソフトウェアです。

例えば、ドローン写真測量では、撮影した空中写真をSfM（Structure from Motion）と呼ばれる技術で解析し、位置情報を持った無数の点の集合である「点群データ」を生成します。その後、点群データをもとに表層の形状を滑らかにつないでDSMを作成し、建物や樹木などを除去することでDEMを生成します。

つまり、DSM・DEMは現地の測量だけで完成するものではなく、取得したデータを解析・加工する工程を経て作成されるのです。

DSM・DEMが作られる流れ

DSM・DEMは、一般的に次のような流れで作成されます。

ドローンや航空レーザー測量などで、現地のデジタルデータを取得する
取得したデータからオリジナル点群データを生成する
点群データをもとにDSMを生成する
点群データから建物や樹木などの地物をフィルタリングによって判定・除去し、地表面の点だけを残して、DEMを生成する

航空レーザー測量ではレーザーの反射光（パルス）から直接点群を作りますが、ドローン写真測量では空中写真をSfM解析して生成した点群から、それぞれDSM・DEMを作成します。

測量方法は異なりますが、点群データをもとに標高データを生成するという考え方は共通しています。

測量方法による違い

DSM・DEMを作成する代表的な測量方法には、「航空レーザー測量」と「ドローン写真測量」があります。

航空レーザー測量

航空レーザー測量では、航空機に搭載したLiDAR（レーザー測量機）からレーザーを照射し、反射したレーザーの情報から点群データを取得します。

レーザーは植生の隙間を通過して地面まで届くため、森林などでも地表面を計測しやすい点が特徴です。

また、建物や樹木に反射したデータ（ファーストパルス）と、地表面に反射したデータ（ラストパルス）を利用することで、DSMとDEMを効率良く生成できます。

なお、近年では水面を透過して川底や浅瀬の地形まで計測できる「グリーンレーザー」を搭載したUAVレーザー測量も、河川管理や砂防の現場で普及しています。

ドローン写真測量

ドローン写真測量では、重複率を確保しながら空中写真を撮影し、SfM解析によって点群データを生成します。

その後、点群データからDSMを生成し、建物や樹木などを除去することでDEMを作成します。

短時間で広範囲を測量できるため、造成工事や圃場調査、災害調査など、さまざまな現場で活用されています。

くみきでは、ドローンで取得した空中写真や点群データを取り込み、DSM・DEM・オルソ画像を一元管理できます。生成したデータをブラウザ上で共有・可視化できるため、測量後のデータ活用まで効率化可能です。

点群データとの関係

航空レーザー測量・ドローン写真測量のいずれも、DSM・DEMの元となるのは点群データです。

点群データとは、X・Y・Z座標を持つ無数の点の集合で、地形や構造物の形状を3次元で表現したデータです。

DSM・DEMは、この点群データを格子状（グリッド状）に補間・加工して作成されます。

そのため、点群データの密度や品質が高いほど、DSM・DEMの精度や再現性も高くなります。

DSM・DEMの入手方法

DSM・DEMは、自ら測量して作成するだけでなく、公的機関が公開しているオープンデータを利用することも可能です。

ただし、公開データは測量時期や解像度・精度、対象エリアが異なるため、用途に応じて使い分けることが重要です。

国土地理院から取得する

国内の標高データを探すなら、まずは国土地理院の「基盤地図情報ダウンロードサービス」を利用するのが基本です。

数値標高モデル（DEM）は主に航空レーザー測量などを基にした高精度な5mメッシュと地形図の等高線などから生成された10mメッシュの2種類が無償で公開されており、利用者登録後にエリアを指定してダウンロードできます。

また、一部の主要都市や河川周辺などでは、航空レーザー測量で取得したさらに細かいDSMデータも提供されています。

ただし、ダウンロードしたデータはXML形式という特殊なファイルフォーマットになっているため、そのまま三次元CADやドローンソフトには読み込めず、GISソフト（QGISなど）や国土地理院が配布している専用のコンバートツールでの変換作業が必要です。

また、データの整備時期は地域によって異なるため、最新の地形を反映していない場合があります。

現場の精度が求められる土量計算などには、自社測量データとの使い分けが現実的です。

出典：基盤地図情報ダウンロードサービス - オンライン閲覧所 - 国土地理院

オープンデータの活用

海外エリアの解析や広域スケールの地形比較には、USGS（米国地質調査所）が運営するEarthExplorerが便利です。

SRTMをはじめとする全球DEMデータを無償で取得でき、国境をまたいだ解析にも対応しています。

国内用途なら国土地理院、海外・広域解析ならUSGSという使い分けが基本です。いずれも利用規約の確認は必要で、成果物への出典明記が求められる場合があります。

出典：EarthExplorer - USGS

また近年では、オープンデータとして無償公開する動きが日本全国で加速しており、事前のシミュレーションや広域の地形把握のハードルは下がってきています。

なお、オープンデータは広域解析や事前検討には適していますが、あくまで過去のある時点のデータであり、最新の現況を反映していない場合もあります。

そのため、設計や施工管理など高い精度が求められる場面では、自ら測量したデータと使い分けましょう。

DSM・DEMを業務で活用するには

DSM・DEMは、取得しただけでは十分に活用できません。現場で意思決定に役立てるには、解析・共有・管理まで含めて運用することが重要です。

GISで利用する場合

DSM・DEMは、QGISなどのGISソフトへ読み込むことで、標高の可視化や地形解析、等高線の作成、ほかの地理情報との重ね合わせなどを行えます。

国土地理院が公開しているDEMデータもGISソフトで利用できるため、広域の災害リスク評価や地形解析、開発計画立案、設計業務など幅広い用途で活用されています。

一方で、GISソフトは機能が非常に多いうえに専門的な操作や空間座標系（測地系）の専門知識が求められるため、測量担当者以外が扱うのは簡単ではありません。

また、解析結果を現場担当者や発注者へ共有する際には、別途データの受け渡しや説明が必要になるケースもあります。

DSM・DEMを管理・共有する際のポイント

DSM・DEMは通常、それ単体だけでなく、元となった数億点規模の3D点群データや、真上から見た正射投影画像であるオルソ画像などとセットで作成・管理されることが多く、1つの現場・1回の計測だけでも数ギガ〜数十ギガバイトに及ぶ膨大なデータが作成されます。

そのため、実務の現場では以下のような課題が発生しやすくなります。

どのデータが最新版なのか分からない
点群・DSM・DEMがバラバラのフォルダやローカルPCに保管されている
データが大きすぎて現場と事務所でデータ共有に時間がかかる
発注者へデータを確認してもらうためだけに、別途高スペックなPCや専用ソフトが必要になる

また、施工前後の比較や経年変化の確認では、過去から現在に至る複数時点のデータをまとめて管理・比較できる環境が求められます。

空間データ統合プラットフォーム「くみき」での活用

こうした課題を解決できるのが、空間データ統合プラットフォーム「くみき」です。

「くみき」は、点群データ・DSM・DEM・オルソ画像などの空間データをブラウザ上で一元管理・共有・可視化できるサービスです。

専用ソフトをインストールしていない現場担当者や発注者でもブラウザからデータを確認できるため、関係者全員が同じ情報を共有しながら業務を進められます。

また、施工前後の地形比較や土量計算、設計データとの比較などもブラウザ上で実施できるため、測量後のデータ活用まで効率化できます。

さらに、点群データ・DSM・DEM・オルソ画像を現場単位で一元管理できるため、「どのデータが最新版か分からない」といった管理上の課題も解消できます。

シームレスなオルソ画像の作成

広範囲に渡る何枚もの写真をオルソ化して、つなぎ目が分からないシームレスなオルソ画像を作成できます。身近な例として、テレビ番組の報道やチラシなどに利用されています。

3D点群データ

1点1点がX/Y/Zの3次元座標を持っているので、現場を立体的に見ることが可能です。

DSMによる数値モデル化

数値表層モデルのDSM画像です。建物などの高さが取得できるので、標高ランク別に着色すると真上から見ても、高さの違いを把握できます。

DSMメッシュ

DSMと同じく、建物や樹木などの地物を含めてそれぞれの表層面を数値標高モデル化し、さらにタイル状に表現した標高モデルです。高低差を細かく確認する際に最適な3次元モデルとなります。

ドローンで撮影した空中写真からDSMメッシュが作成可能

スカイマティクスでは、飛行機の代わりにドローンで空中写真を撮影してDSMを作成する「くみき」を開発・運用しています。

これまで飛行機の代わりにドローンで撮影した空中写真を利用して、3次元モデルを作成するシステムは複数ありました。

しかし、どのシステムも撮影データを処理して解析するには、高スペックのパソコン、測量とシステムに高い知識をもった専門職が必要で、誰もが利用できるシステムはなかったのです。

そこでスカイマティクスでは、誰もが簡単に利用できる「くみき」を開発しました。

このサービスの最も大きな特徴は、とにかく簡単なこと。手持ちのドローンで撮影した画像をクラウドにアップロードするだけで、地形データを自動で生成。

利用するシステムは直感的に操作可能で、誰もがカンタンにシステム内で計測、現場把握、経年変化の抽出までできます。

くみきのシステムを使えば、自動でオルソ画像、点群データ、DSM、DSMメッシュデータを作成できるようになるのです。

くみき独自の範囲指定DSM

くみきにはDSMをより詳細に表示できる「範囲指定DSM」機能が搭載されています。次の画像を利用して、機能を紹介します。

くみきの「範囲指定DSM」を利用すると、、任意の個所をポリゴンで指定することで、より詳細な地表面のデータが生成できます。

範囲指定DSMモデルでは、指定した狭いエリア内の高低差も詳細に表現され、地形を確認しながら必要な個所の標高データを取得できます。

地形データの生成と活用なら「くみき」

ここまで解説してきたように、DSMとDEMは目的に応じて使い分けることで、土量計算や地形解析、現況把握などさまざまな業務に活用できます。

かつて、DSMのような3次元データを取得するには航空機によるレーザー測量が主流で、多額の費用や専門的な設備が必要でした。

しかし現在では、ドローンや解析技術の進歩により、以前よりも手軽かつ短時間で高品質な3次元データを取得・活用できるようになっています。

一方で、実務では「データを取得すること」だけがゴールではありません。

点群・DSM・オルソ画像など複数のデータを管理・共有し、現場や事務所、発注者との間でスムーズに活用する仕組みも重要です。

スカイマティクスが提供する空間データ統合プラットフォーム「くみき」は、点群・DSMオルソ画像などのデータをブラウザ上で一元管理・共有・可視化できるサービスです。

専用ソフトをインストールすることなく関係者とデータを共有できるほか、土量計算や施工前後の比較なども効率的に行えます。

DSMを取得するだけでなく、その後の解析・管理・共有まで含めて業務全体を効率化したい方は、ぜひ「くみき」の導入をご検討ください。