《資源環(huán)境信息技術(shù)》PPT課件.ppt

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資源環(huán)境信息技術(shù) 第一章緒論 1 資源環(huán)境信息技術(shù)內(nèi)容 研究范圍 資源環(huán)境信息技術(shù)是指農(nóng)業(yè)宏觀資源環(huán)境信息的采集 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)管理 信息傳播以及輔助管理決策的整套技術(shù) 主要內(nèi)容 遙感技術(shù) 大面積宏觀地學(xué)信息快速獲取的技術(shù) 全球定位系統(tǒng) 快速便攜采集點位數(shù)據(jù)的技術(shù) 地理信息系統(tǒng) 存貯 管理 分析地學(xué)空間信息數(shù)據(jù)的技術(shù) 信息傳播技術(shù) 通過計算機網(wǎng)絡(luò)將圖形 圖像 聲音 文字表格等信息媒體傳播的技術(shù) 涉及到的信息技術(shù)有 數(shù)據(jù) 倉 庫技術(shù) 計算機圖形學(xué) 大地測繪技術(shù) 圖像處理技術(shù) 專家系統(tǒng)技術(shù)等等 由此說明 資源環(huán)境信息技術(shù)是以計算機技術(shù)為核心的技術(shù)領(lǐng)域 但計算機技術(shù)并不等于信息技術(shù) 計算機技術(shù)與信息表達對象的結(jié)合才是信息技術(shù) 資源環(huán)境信息技術(shù)特點 綜合性 高新技術(shù)集成基礎(chǔ)性 80 以上的國民經(jīng)濟的信息都與資源環(huán)境信息技術(shù)有關(guān)廣泛性 事關(guān) 三農(nóng) 問題的解決 為廣大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者 農(nóng)業(yè)管理者 農(nóng)業(yè)科學(xué)工作者所需求的技術(shù) 2 資源環(huán)境信息技術(shù)對于發(fā)展國民經(jīng)濟的重大意義 資源環(huán)境問題構(gòu)成人類生存的巨大威脅 利用現(xiàn)代信息技術(shù)強化資源環(huán)境管理是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的根本保障 這項技術(shù)的發(fā)展是一個國家實力的體現(xiàn) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要資源環(huán)境信息技術(shù) 產(chǎn)前 產(chǎn)中 產(chǎn)后都需要信息技術(shù)來指引 沒有技術(shù)的生產(chǎn)是愚蠢的生產(chǎn) 而沒有信息的生產(chǎn)則是盲目的生產(chǎn) 資源環(huán)境信息技術(shù)事關(guān)人們的衣食住行 3 國內(nèi)外資源環(huán)境信息技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 信息技術(shù)是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物 信息是物質(zhì)世界各種事物存在的表征 具有客觀性 共用性 時效性 信息的重要性并非今天人們才認識 信息技術(shù)直到20世紀40年代以后才獨立成為一門技術(shù)領(lǐng)域是生產(chǎn)力發(fā)展的必然結(jié)果 信息技術(shù)的發(fā)展需要社會生產(chǎn)力發(fā)展的驅(qū)動 同時也需要以相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)為條件 信息技術(shù)極大地從廣度與深度上開闊了人們對自然界的認識 資源環(huán)境信息技術(shù)使人們更加深刻地認識了地球 這一我們?nèi)祟惞餐娴目臻g 在空間范圍上 可以將數(shù)萬平方公里的地學(xué)圖形圖像信息容納在一臺計算機以內(nèi) 在時間維上 人們可以在瞬間將數(shù)千公里外的音像信息傳輸?shù)窖矍?在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下 可以將巨大的時空范圍事物變化的過程可視化地表現(xiàn)在計算機屏幕上 資源環(huán)境信息技術(shù)發(fā)展歷程 20世紀60年代 遙感技術(shù)開始出現(xiàn) 資源環(huán)境信息技術(shù)開始形成 70年代 地理信息系統(tǒng)概念提出 加拿大建設(shè)世界上第一套CGIS系統(tǒng) 80年代 全球定位系統(tǒng)投入使用 資源環(huán)境信息技術(shù)形成一個獨立的技術(shù)體系 技術(shù)集成度提高 90年代 資源環(huán)境信息與信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化 美國就業(yè)人口中52 從事直接信息產(chǎn)業(yè) 1998年美國提出 數(shù)字地球 概念 世界各國響應(yīng) 數(shù)字農(nóng)業(yè) 精確農(nóng)業(yè) 數(shù)字國土 數(shù)字北京 等概念紛紛提出 國家級信息工程紛紛上馬 第二章資源環(huán)境信息數(shù)據(jù)表達 1 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)資源環(huán)境信息是宏觀廣域空間信息 它以空間數(shù)據(jù)為信息表達的基本框架 而以屬性數(shù)據(jù)為空間特性表達的內(nèi)容 空間數(shù)據(jù) 指空間的位置 表達空間位置有多種參照系 有天文坐標參照系 地理經(jīng)緯度參照系 大地直角坐標系等等 它通過二維或三維坐標數(shù)據(jù)表達空間位置 平面圖件 地圖 是空間數(shù)據(jù)的基本載體 圖件分有紙介圖件 電子圖件 空間地物可分為點狀 線狀 面狀地物三大類 這三種地類在地圖上稱作地圖三要素 三種地類存在著多種空間關(guān)聯(lián) 空間數(shù)據(jù)有兩種表達格式 矢量格式與網(wǎng)格格式 矢量格式網(wǎng)格格式 網(wǎng)格格式圖件特點 一個網(wǎng)格格式表示某種屬性的一個均值 用代碼表達 網(wǎng)格是不可分割的數(shù)據(jù)單位 位置由行列號表示 為整數(shù) 一個地物是具有相同或接近相同屬性值的集合 面狀地物的邊界可以是網(wǎng)格的格線 也可以是相鄰網(wǎng)格串聯(lián)在一起的集合 網(wǎng)格格式可以表現(xiàn)圖像 也可以表達圖形 在表達圖像時 各個網(wǎng)格可以有自己不同的顏色編碼 在表達圖形時 邊界網(wǎng)格賦于獨立的屬性 矢量格式圖件特點 矢量格式數(shù)據(jù)只能表達圖形 圖形是圖像的一種抽象 矢量格式下的線狀地物或面狀地物只具有某種屬性的一個特定值 即認為一個線狀地物上或面狀地物 圖斑 內(nèi)是屬性均值的 矢量格式下的空間數(shù)據(jù)用坐標 表示 可以是小數(shù) 屬性數(shù)據(jù) 它是指對于特定的空間位置或空間地物的某種屬性的數(shù)值或代碼 比如降雨量 土壤類型 土地權(quán)屬等 屬性數(shù)據(jù)的特點 每一屬性數(shù)據(jù)都與一個空間位置或空間地物相聯(lián)系 即對于特定的屬性類別 每一空間地物或空間位置都有一屬性值 兩個不同的空間地物有可能具有相同的屬性值 每一類別屬性數(shù)據(jù)都有固定的閾值范圍 比如土壤 值一定在 之間 降雨量一定在 之間 一幅圖件通常只表達一類屬性值的分布 比如土壤類型分布圖 圖中每一圖斑表示的都是一種土類 當然允許有多種屬性值 比如該類土壤的 值 土質(zhì)狀況等 屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)依賴有相同的 識別碼相聯(lián)系 屬性數(shù)據(jù)一般都用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存貯 模型 模型是將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)按圖層方式分門別類地存貯并加以統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)存貯模型 比如 資源環(huán)境信息經(jīng)常使用到的圖層數(shù)據(jù)有 土壤類型分布圖 年均降雨量分布圖 等高線圖 行政區(qū)劃圖 水系圖等等 這些圖件全部數(shù)字化 而且 比例尺需要相同 投影方式需要相同 覆蓋地域嚴格一致 這樣以便于做圖形疊加分析 在實際工作中 對有些圖 將紙介圖件數(shù)據(jù)分解還要過細 將圖中點狀地物 線狀地物 面狀地物分別各作為一個圖層處理 代碼與編碼 定義將系統(tǒng)內(nèi)各種數(shù)據(jù) 文字符號 文件等以數(shù)字符號或指定字母符號的組合標識出來 成為計算機系統(tǒng)可以接收的形式 這種標識稱作代碼 用戶制定代碼的過程稱作編碼 代碼的特點與編碼的原則 唯一性 一個代碼只能指定一個事物 一致性 在系統(tǒng)自始至終一個代碼只指固定的一件事物 通用性 一些代碼有國際標準 如 碼 有些有行業(yè)標準 如土地分類代碼 城鎮(zhèn)地籍數(shù)據(jù)文件名稱代碼 在實際工作中 制定本系統(tǒng)特定代碼中必須要與這些國標相一致 前瞻性 編碼碼位要留有余量 避免代碼容納不下表達事物的數(shù)目 比如年份要用 位 月份用 位 日用 位 代碼結(jié)構(gòu)代碼一般分為若干碼段 碼段有相對獨立性 表示一個獨立的意思 有固定的碼位 字節(jié)數(shù) 比如行政村通常設(shè) 位代碼 前 位表示鄉(xiāng) 作為一個碼段 后 位表示村 碼段這樣設(shè)置表示村與鄉(xiāng)的管轄從屬關(guān)系 對于代碼結(jié)構(gòu)需注意 一個代碼可以有多個碼段 實用時還允許拆卸或增加 比如在鄉(xiāng)前再加縣代碼段 在多碼段的代碼中 代碼的唯一性是指整個代碼的唯一性 不排除兩個代碼的對應(yīng)碼段相同 比如不同鄉(xiāng)有可能兩個村的碼段代碼相同 代碼一旦制定 絕對不允許在碼段間碼位 借用 比如將鄉(xiāng)碼段的一位碼位 借給 村碼段使用 如果這樣 將發(fā)生混亂 代碼的設(shè)制是一件相當細致謹慎的工作 編碼過程 數(shù)據(jù)整理 分類分析數(shù)據(jù)類別間關(guān)系 有并列關(guān)系 有從屬關(guān)系估計數(shù)據(jù)數(shù)目 決定碼位字節(jié)數(shù)量調(diào)查相關(guān)行業(yè)編碼標準 3 航攝投影 投影一般定義空間任一點A與一固定點S的連線 包括其延長線 被某面P所截 其交點a叫做空間點A在截面上的投影 注意 截面P并不一定是平面點位A與投影點a不必須是在投影面P的兩側(cè) 在特殊情況下 固定點S也可能在無窮遠處 此時AS BS CS S p cba A B C 中心投影 定義投影面是平面的投影叫做中心投影照相機攝影是中心投影的實例 S是鏡頭 投影面 遠離實物一側(cè) 是膠片 影相為負片 攝影中心投影中的幾個術(shù)語定義 1 固定點S稱作投影中心 2 過投影中心垂直于投影面P的直線稱作主光軸3 主光軸垂直于地面的投影稱作垂直中心投影4 投影中心S到投影面 膠片 的距離稱作焦距f S到投影面的垂足稱作像中心點 比例尺abf1ABHm 一般圖件比例尺為1 50萬 1 25萬 1 10萬 1 5萬 1 500依次比例尺由小變大 中心投影兩個誤差來源1 高低地面起伏引起投影誤差 a0 a S f H A A0 投影誤差 r 注意 1 誤差與航高H成反比 在衛(wèi)星遙感中H達數(shù)百公里 相對于地面相對高差 h大 h r H 出許多 誤差可忽略不計 2 投影誤差呈徑向分布 距離像中心點越遠 即r越大 則誤差越大 A 投影面與地面不平行 S S P0 P 說明 1 為輻射角 即在投影面上點位輻射線與主橫線的夾角 為投影面與水平面的夾角 r 為輻射距 f為焦距 2 在投影面上坐標設(shè)置與地面起伏誤差分析的坐標設(shè)置有所不同 坐標原點設(shè)置在等角點上 即過傾斜投影面上的像中心的垂線與過水平投影面像中心的垂線構(gòu)成的角平分線與傾斜投影面的交點作傾斜投影面的坐標原點 過原點在傾斜投影面的橫向直線 垂直于紙面 見圖 設(shè)為X坐標軸 縱向設(shè)為Y坐標軸 并以X軸作為傾斜投影面的旋轉(zhuǎn)軸 一切誤差分析都以這樣的設(shè)置為基礎(chǔ) 進行計算的 x y a b c d o 3 這樣看來 傾斜投影面上的像中心點與坐標原點并不在一個點上 因而這里的輻射距r 與地面起伏投影誤差輻射距r并不相等 但是不難證明兩者相差不大 在傾斜角不超過3 情況下 由于坐標原點設(shè)置引起的誤差可以忽略 討論 1 投影面傾斜角 一般不大于3 sin 是正值 而 取值卻從0 到360 變化 使輻射距覆蓋整個影像 因而使誤差 可正可負 具體分析如下 當0 180 則誤差 為負值 即向內(nèi)收縮 當180 360 則誤差 為正值 即向外擴張 2 投影面與地面不平行引起的投影誤差與鏡頭焦距成反比 與輻射距平方成正比 3 此種投影誤差與航高無關(guān) 因而無論在航空攝影或衛(wèi)星遙感中都必須要加以注意糾正的 正射投影 定義 將投影中心S點置于無窮遠處的中心投影稱作正射投影 實際正射投影的定義 二次投影 首先投影到一個假想投影面上 比例尺為1 1 然后在做二次中心投影 正射投影討論 1 正射投影不存在投影誤差是一種理想的投影2 如果地面平坦 攝相條件理想 即鏡頭平面平行于水平面 則此時的攝相中心投影即為正射投影 4 大地投影 地球模型地球可以模擬為旋轉(zhuǎn)橢球體 其長半軸為6 378 140m 短半軸為6 356 755 3m普通測量中可將地球看作為球體 其半徑為6371000m 大地投影 基本思想 將地球看為透明 將光源 即S點 置于地球心 光線 投影線 穿過地球球面上各個點 投影到地球外假想的可展曲面上 如圓錐面 圓柱面或直接就是平面 然后將可展曲面展開 并用理想中心投影的方法將其縮小 即制成不同比例尺地圖 大地投影制圖的種類1 以投影面劃分為 圓錐投影 圓柱投影 方位投影 投影面是平面 2 以投影面與地球的關(guān)系劃分為 正切 橫切 斜切 正割 橫割 斜割等說明各國投影制圖種類選擇取決于該國地理的具體位置以及幅員大小 形狀特點等 以制圖投影誤差最小為原則 大地投影誤差討論1 誤差的類別 距離誤差 即圖上兩點距離與實地兩點距離的差別 方位誤差 即圖上兩點的指向與實地兩點指向的差別 面積誤差 即圖上圖斑量測的面積與實地量測面積的差別 2 不同投影下的誤差分析任何地圖總存在兩種或三種誤差 不存在任何誤差的圖件是沒有的 地圖投影為某種特殊需要 采取復(fù)雜的數(shù)學(xué)變換 往往是以犧牲某種誤差增大為代價 而換取減弱甚至消除某一種誤差 如等積投影 等角投影變換 在制圖比例尺大于1 10萬情況下 可以不考慮投影方式帶來的誤差差異 5 中國地圖常用的兩種投影 正割圓錐投影技術(shù)特點 覆蓋面積大 距離誤差有正有負 方位誤差較小 面積誤差很小 有兩條緯線與投影面相交 兩緯線之間距離誤差為負 而兩緯線之外誤差為正 經(jīng)線為輻射狀的直線 中央經(jīng)線指向垂直方向 兩邊經(jīng)線對稱 緯線為高次曲線 兩條正割緯線上無誤差 我國地形圖實施情況兩條割線處于北緯25 與北緯47 綜合考慮到了我國幅員陸上部分北達北緯53 漠河 南至18 海南島 的廣闊地區(qū) 這是將各種誤差相對較小的優(yōu)化結(jié)果 比例尺適于制作1 50萬以上小比例尺制作行政區(qū)劃圖 地形圖 橫切橢圓柱投影 又稱高斯 克呂格投影 x y 技術(shù)特點1 有一條經(jīng)線與投影面相切 這條線稱為中央子午線 在這條經(jīng)線上沒有誤差2 投影誤差以中央子午線兩側(cè)為對稱 越遠離中央子午線則誤差越大 越遠離赤道誤差越小 3 為減少誤差 采取按經(jīng)線分割條帶 國際上按中央子午線兩側(cè) 1 5 3 帶分割 3 6 帶分割 分作投影帶 4 條帶分割后誤差最大處在赤道上的條帶邊緣 對于6 帶 長度最大誤差達 0 14 面積變形最大達 0 27 實施情況1 在我國1 50萬 包含1 50萬 以下比例尺制作地圖用此投影2 比例尺不同 因而對每分割條帶又作進一步切割成圖件 切割按經(jīng)緯度進行 即每幅圖件的圖廓線都是經(jīng)緯線 圖件比例尺不同 每幅圖件經(jīng)差 緯差跨度不同 1 50萬圖件按經(jīng)差3 緯差2 分割1 25萬圖件按經(jīng)差1 5 緯差1 分割1 10萬圖件按經(jīng)差30 緯差20 分割 以此逐層次比例尺擴大 經(jīng)緯差減少以保證圖件實際圖件尺寸大小基本相同 3 理論上 在一個條帶中 每幅圖件圖廓的形狀都不同 基本上呈梯形 但梯形兩側(cè)的邊線傾斜角度不同 6 數(shù)字地形圖 坐標系設(shè)置以每個3 條帶的中央子午線為y軸 以赤道為x軸 建立直角坐標 考慮到在每條帶中 中央子午線西側(cè)的x值含有負值 為避免負值 又將y軸向西平移動500公里 構(gòu)成通用坐標系 圖廓四角點每幅標準地形圖圖廓四角點都標注經(jīng)度緯度 縱向邊線兩頂點經(jīng)度相同 橫向邊線兩頂點緯度相同 注意 縱向邊線兩頂點的x坐標并不相同 同樣橫向邊線兩頂點的y坐標也并不相同 經(jīng)緯度與x y坐標系之間的變換由地理參照系經(jīng)緯度值 L B 向X Y坐標值的變換稱作正解變換 而反之 由 X Y 向 L B 變換稱作反解變換 正反解變換都是非常復(fù)雜的非線性變換隨投影方式的不同 變換也不相同 公里網(wǎng) 方里網(wǎng) 在每條帶的直角坐標系中 從坐標原點開始 橫向與縱向每一公里畫出一條縱線與橫線 構(gòu)成的網(wǎng)格稱作公里網(wǎng) 公里網(wǎng)格線的交點坐標都是公里的整數(shù)倍 各3 帶或6 帶中的公里網(wǎng)格線互不平行 公里網(wǎng)的設(shè)置起誤差控制作用 北向每幅地形圖的正上方向并不指嚴格意義的北向 即并不嚴格地指向地軸的北極點 只是與中央子午線平行 7 圖件的矢量格式表達 圖形三要素點 點狀地物 在計算機地理信息系統(tǒng) GIS 中用 x y 表示 其標識碼 ID碼 定義其標識管理代號 并附有各種屬性 如地物種類 樹 井位 村鎮(zhèn) 面積以及其它特征 線 線狀地物 系統(tǒng)中用坐標鏈表示注意 相鄰鏈節(jié)點用直線連接 鏈節(jié)長度不一定相等 其長度取決于原曲線的曲率半徑 面 面狀地物 是一個封閉的區(qū)域 在圖件上又稱作圖斑 面由一個坐標鏈或多個坐標鏈組成其邊界 注意 面包括帶有 島 的封閉區(qū)域 207 208 205 201 206 213 211 212 232 A B C D E F G H I 矢量格式圖件的基本概念 坐標鏈 coordinatechain 有方向的折線 或鏈接在一起的矢量集合 在計算機中存貯為有一定順序的X Y坐標數(shù)據(jù)結(jié)點 node 三個或三個以上坐標鏈相交匯的點弧段 arc 相鄰兩結(jié)點之間的坐標鏈 通常一個弧段以兩個結(jié)點作為其端點 但島弧段是由首尾相接的弧段組成 是一種特殊的弧段 稱之為島弧段 多邊形 Polygon 由弧段組成的封閉區(qū)域 多邊形又稱為圖斑 部分圖斑內(nèi)部有島 內(nèi)邊界 這種有島的多邊形稱為多連通域 無島多邊形稱為單連通域 拓撲關(guān)系 Topologicalrelationship 這里指結(jié)點 弧段 多邊形之間的空間位置關(guān)系 即表達一個結(jié)點由哪些弧段在此交匯 弧段前進方向的左右多邊形是什么 一個多邊形由哪些弧段組成 進一步哪幾條弧段是外邊界 哪幾條弧段是內(nèi)邊界 這些拓撲關(guān)系用代碼表示出來 注意每一個結(jié)點 弧段以及多邊形都有ID碼 坐標鏈 多邊形的包絡(luò)矩形 Range 指坐標鏈或多邊形的外接矩形 其4個坐標特征值為 Xmin MIN x1 x2 xn Xmax MAX x1 x2 xn Ymin MIN y1 y2 yn Ymax MAX y1 y2 yn 矢量格式下的圖形復(fù)雜性分析 結(jié)點關(guān)聯(lián)弧段弧段關(guān)聯(lián)圖斑 且線狀地物本身有寬度 但在中比例尺圖件上只是一條線 常常因比例尺過小的原因 這條線的位置無法表明該線是否為中軸線 只有在屬性數(shù)據(jù)中加注明線的左側(cè)寬度 右側(cè)寬度 一個結(jié)點位置變化或一個弧段位置變化要引起至少兩個甚至三個或更多相關(guān)圖斑面積的變化 空間圖形數(shù)據(jù)的復(fù)雜性決定著數(shù)據(jù)存貯格式的慎密嚴謹 也需要相應(yīng)計算機軟件功能的支持 矢量格式下空間數(shù)據(jù)的組織方法一般來講 不同軟件其空間數(shù)據(jù)組織方法都不相同 這就是軟件間數(shù)據(jù)不相兼容的原因 數(shù)據(jù)組織方法大致可分為兩類 具有全拓撲關(guān)系的數(shù)據(jù)組織方法 如ARC INFO MAPGIS等GIS軟件其方法要點是 1 以弧段為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織單位 將點坐標組織在弧段內(nèi) 當然點狀地物坐標數(shù)據(jù)除外 弧段設(shè)有代碼 內(nèi)碼 并有查找全部所屬點的索引 2 對于每個結(jié)點在數(shù)據(jù)庫中要給出在此相交匯的弧段 3 對于每個弧段在數(shù)據(jù)庫中要給出其左右圖斑ID代碼 4 每個圖斑都有ID代碼 并要給出其組成弧段的代碼 在這些弧段中區(qū)分內(nèi)外邊界 對于內(nèi)邊界還要進一步給出內(nèi)邊界弧段組成獨立封閉區(qū)域的注示數(shù)據(jù) 5 具有嚴密高效的數(shù)據(jù)索引方式 其中要利用到包絡(luò)矩形的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)索引圖形編輯的數(shù)據(jù)一致性 無全拓撲關(guān)系的數(shù)據(jù)組織方法 如Oracle spatical Mapinfo等軟件 方法要點是 1 采用面向?qū)ο蟮姆椒?分別按點 線 面作為對象組織數(shù)據(jù) 2 由于兩個相鄰的面有公共邊 因而此數(shù)據(jù)組織方法必須具有強有力的空間分析功能 能夠在必要時將對應(yīng)相鄰面邊界快速查詢出來 以保證在圖形編輯時數(shù)據(jù)的一致性 3 采用四叉樹方法實行分塊索引機制 兩種數(shù)據(jù)組織方法優(yōu)缺點分析1 全拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 數(shù)據(jù)檢索速度快 數(shù)據(jù)容余小 便于復(fù)雜情況下的空間分析 2 無全拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較簡單 面向?qū)ο蟮乃枷胴瀼剌^徹底 使面向?qū)ο蟮母呒売嬎銠C語言功能發(fā)揮充分 便于數(shù)據(jù)管理 3 全拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織需要數(shù)據(jù)表格文件多 數(shù)據(jù)表格之間關(guān)系復(fù)雜 影響數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性 而無全拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織方法穩(wěn)定性較好 錯誤數(shù)據(jù)容易恢復(fù) 4 全拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊 而無拓撲關(guān)系數(shù)據(jù)組織方法數(shù)據(jù)容余量大 每個弧段坐標點數(shù)據(jù)要重復(fù)存貯兩次以上 當前矢量格式下空間數(shù)據(jù)組織方法發(fā)展趨勢1 關(guān)系型數(shù)據(jù)表達 這種數(shù)據(jù)格式便于管理 能與大型數(shù)據(jù)庫標準化數(shù)據(jù)管理語言SQL相兼容 實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化在一個數(shù)據(jù)庫下管理 2 全拓撲數(shù)據(jù)表達是為了適應(yīng)愈來愈復(fù)雜的時間 空間分析的實際要求 8 圖件的網(wǎng)格格式表達 圖件網(wǎng)格格式表達的基本思想 網(wǎng)格格式下數(shù)據(jù)組織每個網(wǎng)格在數(shù)據(jù)庫中都有 i j 編號 這個編號既表示了空間位置 也可以成為其ID代碼 對應(yīng)于每一網(wǎng)格編號 可以有其多種屬性值 因而 在網(wǎng)格格式下 沒有任何拓撲關(guān)系表達的問題 在數(shù)據(jù)表達上 格式十分簡單 在網(wǎng)格格式下 圖斑邊界有兩種表達方式 1 圖斑邊界占有網(wǎng)格 賦以特殊的屬性 這種表達方式通常是在由矢量格式轉(zhuǎn)來成為網(wǎng)格格式情況下采用 2 圖斑邊界不占有網(wǎng)格 以網(wǎng)格線作為邊界線 此時邊界線就真正沒有寬度了 這種表達方式通常是在系統(tǒng)內(nèi)部自動生成的圖件情況下采用 比如由點狀數(shù)據(jù)自動生成面狀數(shù)據(jù)最終生成的圖件就采用這種方式 網(wǎng)格格式下的數(shù)據(jù)壓縮網(wǎng)格格式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單 可以表達地理圖件 遙感圖像等數(shù)據(jù) 適用于多種空間分析數(shù)據(jù)處理的場合 但其基本問題在于數(shù)據(jù)壓縮 數(shù)據(jù)壓縮的兩種類型1 無損數(shù)據(jù)壓縮 即數(shù)據(jù)壓縮后還可以完全恢復(fù)到壓縮前的原樣 信息不受任何損失 這種壓縮通常壓縮比不大 這種類型的數(shù)據(jù)壓縮使用在地理信息系統(tǒng)中 2 有損數(shù)據(jù)壓縮 即系統(tǒng)將次要的 無礙大局的信息數(shù)據(jù)壓縮掉 以求壓縮比提高 這種壓縮方法在實施后無法將數(shù)據(jù)再恢復(fù)到原樣 有損數(shù)據(jù)壓縮有多種壓縮方法 通常使用在圖像處理 網(wǎng)絡(luò)圖像傳輸 多媒體圖像數(shù)據(jù)存貯等多種場合中 無損數(shù)據(jù)壓縮主要思路1 游程碼 RunningCode 分析網(wǎng)格格式數(shù)據(jù)可以看到 在同一橫行 連續(xù)幾個相鄰的網(wǎng)格可能屬性碼相同 此時就可以將這幾個網(wǎng)格合并表示其屬性 A1 P1 A2 P2 An Pn 其中A1為左起第一個連續(xù)相同屬性網(wǎng)格的屬性編碼值 P1為這連續(xù)相同屬性網(wǎng)格最遠達到的位置 以下A2 A3 An P2 P3 Pn意義相同 當然如果某個網(wǎng)格獨立具有某屬性 那么Pi則表示該網(wǎng)格的位置 以上所述連續(xù)相同屬性合并表示一個網(wǎng)格集合稱作一個游程 顯然網(wǎng)格格式圖件中每個橫行的游程數(shù)是隨機的 因而在數(shù)據(jù)表格上可以這樣設(shè)計 游程碼數(shù)據(jù)表 游程序號屬性編碼游程列號 i 12345678930 50120100305 2478102341010 游程索引表 網(wǎng)格行號 i 逐行游程累計數(shù) 1236 591430 注意 游程碼數(shù)據(jù)表每一行表示一個游程 而游程索引表每一行表示網(wǎng)格圖件的一個行 這種兩個表格表示一個隨機數(shù)據(jù)個數(shù)的方法值得借鑒 當然也可以用列來設(shè)置游程 無論行游程還是列游程都只是在一維上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)壓縮 而在另一維并未實現(xiàn)壓縮 2 四叉樹數(shù)據(jù)壓縮四叉樹的基本思想 區(qū)域二維壓縮 MD碼 實現(xiàn)四叉樹數(shù)據(jù)壓縮的基礎(chǔ) 上圖特點 1 Jf j 2If j 2 MD i j If Jf3 MD是自左上角向右下方以 田 字 4網(wǎng)格 格為最基本單位逐次鋪開的 計算If的遞推公式 計算Jf 用計算If相同的方法 得到 此說明二進制 i 作為偶次項 二進制 j 作為奇次項交叉組合 轉(zhuǎn)換為十進制即為MD i j 反之亦然 MD碼意義1 用一維正整數(shù)碼MD i j 替代二維坐標系數(shù)值i j 每 i j 格點唯一對應(yīng)MD一個值 2 MD與 i j 相互轉(zhuǎn)換方便3 MD是與四叉樹思想完全吻合 為四叉樹數(shù)據(jù)壓縮奠定基礎(chǔ) 二階MD碼意義一幅圖先分為16 16個子區(qū) 每區(qū)按MD1編碼作為第1階 然后 每個小區(qū)中又分為256 256個網(wǎng)格 每個網(wǎng)格按MD2編碼作為第2階 記為 MD1 MD2 二階MD碼不但減少了碼位長度 增強了計算機程序的可操作性 而且將一階MD碼作為索引 加快了運行速度 MD碼支持下的數(shù)據(jù)壓縮 MD碼支持下的四叉樹數(shù)據(jù)壓縮線性四叉數(shù)碼 LinearQuadTree LQT 二維行程碼 2DimensionRunningEncode 2DRE MD碼數(shù)據(jù)壓縮小結(jié) MD碼數(shù)據(jù)壓縮是二維無損數(shù)據(jù)壓縮MD碼數(shù)據(jù)壓縮效率與圖形復(fù)雜程度相關(guān) 9 網(wǎng)格格式與矢量格式比較分析 網(wǎng)格格式與矢量格式是資源環(huán)境信息空間數(shù)據(jù)兩種基本表達格式 比較兩種格式優(yōu)劣勢可歸結(jié)以下幾點 1 網(wǎng)格格式的特點可表述為 只見樹木 不見森林 而矢量格式為 只見森林 不見樹木 2 網(wǎng)格格式數(shù)據(jù)表達簡單 但數(shù)據(jù)存貯量大 易于做圖形疊加分析 而矢量格式數(shù)據(jù)表達復(fù)雜 層次多 但數(shù)據(jù)冗余小 易于做除圖形疊加以外的多種空間分析 比如計算圖斑周長 面積 緩沖區(qū)分析等 3 網(wǎng)格格式通常受到計算機存貯量的限制 數(shù)據(jù)表達精確度不夠高 但由于格式簡單 易于標準化 各軟件數(shù)據(jù)易于轉(zhuǎn)換 而矢量格式數(shù)據(jù)表達精度高 但不易標準化 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換困難 4 目前計算機機助制圖已經(jīng)基本上基于網(wǎng)格格式 矢量格式數(shù)據(jù)要加以轉(zhuǎn)換變?yōu)榫W(wǎng)格格式再行機助制圖 5 目前電子圖件數(shù)據(jù)格式以矢量格式為主 地理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存貯也是以矢量格式為主 而將來發(fā)展趨勢要以網(wǎng)格格式為主 總之 網(wǎng)格格式與矢量格式各有優(yōu)勢 且優(yōu)勢互補 數(shù)據(jù)格式相互轉(zhuǎn)換在地理信息系統(tǒng)中是必備的功能