第四章栅格数据模型PPT资料.ppt
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、点实体:
22、线实体:
表示为在一定方向上连接成串的相邻、线实体:
表示为在一定方向上连接成串的相邻像元的集合;
像元的集合;
33、面实体:
表示为聚集在一起的相邻像元的集合、面实体:
表示为聚集在一起的相邻像元的集合点线面在栅格结构中,地表被分成相互邻接、规则排列在栅格结构中,地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块的矩形方块(特殊的情况下也可以是三角形或菱特殊的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等形、六边形等。
每个地块与一个栅格单元相对。
每个地块与一个栅格单元相对应。
栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应应。
栅格数据的比例尺就是栅格大小与地表相应单元大小之比。
单元大小之比。
行西南角格网坐标(XWS,YWS)格网分辨率格网方向列单个格网代表点,一系列相邻格网单元代表线,邻单个格网代表点,一系列相邻格网单元代表线,邻接格网的集合代表面。
接格网的集合代表面。
格网中的每个格网单元有一个值,整型或浮点型。
整型格网单元值通常代表类别数据。
浮点型格网单整型格网单元值通常代表类别数据。
浮点型格网单元值常表示连续数据。
元值常表示连续数据。
格网中的每一单元值代表了由此行此列决定的该位格网中的每一单元值代表了由此行此列决定的该位置上的空间现象的特征。
栅格数据模型不把空间数置上的空间现象的特征。
栅格数据模型不把空间数据与属性数据明确分开。
据与属性数据明确分开。
n如以像元边线计算则为如以像元边线计算则为77,以像元为单位则为,以像元为单位则为44。
n三角形的面积为三角形的面积为66个平方单位,而右图中则为个平方单位,而右图中则为77个平个平方单位,这种误差随像元的增大而增加。
方单位,这种误差随像元的增大而增加。
abc345abcac距离:
7/4(5)面积:
7(6)栅格数据的栅格数据的比例尺比例尺就是栅格的大小与地表相应单元就是栅格的大小与地表相应单元的大小之比,当像元所表示的面积较大时,对长度、的大小之比,当像元所表示的面积较大时,对长度、面积等的量测有较大影响。
面积等的量测有较大影响。
每个像元的属性是地表相应区域内地理数据的近似每个像元的属性是地表相应区域内地理数据的近似值,因而有可能产生偏差。
值,因而有可能产生偏差。
栅格数据模型中,如何将属性数据赋予空栅格数据模型中,如何将属性数据赋予空间数据?
间数据?
在GIS数据库中,对于分层的栅格数据的存储结构有三种基本方式方法一:
基于像元每一个网格单元都赋予一个数值。
(简单,但无法有多重属性)需要表达多重属性就必须建立多个栅格图层。
土地产权土地产权地形地形土地使用土地使用建筑物建筑物ZYX栅格数据的组织栅格数据的组织方法二:
基于层方法二:
基于层以像元为记录序列,不同层上同一像元位置上的各属性值以像元为记录序列,不同层上同一像元位置上的各属性值表示为一个列数组。
表示为一个列数组。
NN层中只记录一层的像元位置,节约层中只记录一层的像元位置,节约大量存储空间,因为栅格个数很多。
大量存储空间,因为栅格个数很多。
方法三:
基于多边形方法三:
基于多边形以层为基础,每层内以多边形为序记录多边形的属性值和以层为基础,每层内以多边形为序记录多边形的属性值和多边形内各像元的坐标。
节约用于存储属性的空间。
将同多边形内各像元的坐标。
将同一属性的制图单元的一属性的制图单元的nn个像元的属性只记录一次,便于地个像元的属性只记录一次,便于地图分析和制图处理。
图分析和制图处理。
栅格数据的类型栅格数据的类型卫星影像Satelliteimageryfrommanysensors像元值:
从地球表面反射或发射的光能数字高程模型DEM:
由等间隔海拔数据的排列组成以点为基础的,可转换到栅格数字正射影像DOM:
消除照相机镜头和地形起伏引起的位移二值扫描文件:
地形图的黑白扫描图像数字栅格图:
地形图的彩色扫描图像图形文件:
照片等特定GIS软件的栅格数据:
ESRIGridSatelliteImageryAirPhotosScannedMaps优点高精度文件大数据结构简单需要解决问题有效存储处理更快容易检索多个客户同时操作上述问题都与数据结构、数据压缩有关栅格数据模型栅格数据模型栅格系统的确定栅格系统的确定栅格坐标系的确定栅格坐标系的确定:
表示具有空间分布特征的地理要素,不论采用什么编码系统,什么数据结构(矢、栅)都应在统一的坐标系统下,而坐标系的确定实质是坐标系原点和坐标轴的确定。
栅格单元的尺寸栅格单元的尺寸:
栅格单元的尺寸确定的原则是应能有效地逼近空间对象的分布特征,又减少数据的冗余度。
格网太大,忽略较小图斑,信息丢失。
一般讲实体特征愈复杂,栅格尺寸越小,分辨率愈高,然而栅格数据量愈大,按分辨率的平方指数增加,计算机成本就越高,处理速度越慢。
栅格代码(属性值)的确定栅格代码(属性值)的确定11、中心归属法:
每个栅格单元的值由该栅格的中、中心归属法:
每个栅格单元的值由该栅格的中心点所在的面域的属性来确定。
心点所在的面域的属性来确定。
22、长度占优法:
每个栅格单元的值由该栅格中线、长度占优法:
每个栅格单元的值由该栅格中线段最长的实体的属性来确定。
段最长的实体的属性来确定。
33、面积占优法:
每个栅格单元的值由该栅格中单、面积占优法:
每个栅格单元的值由该栅格中单元面积最大的实体的属性来确定。
元面积最大的实体的属性来确定。
44、重要性法:
根据栅格内不同地物的重要性,选、重要性法:
根据栅格内不同地物的重要性,选取最重要的地物的类型作为栅格单元的属性值。
取最重要的地物的类型作为栅格单元的属性值。
这种方法适用于具有特殊意义而面积较小的实体这种方法适用于具有特殊意义而面积较小的实体要素。
要素。
CAB百分比法面积占优重要性中心点法A连续分布地理要素C具有特殊意义的较小地物A分类较细、地物斑块较小AB栅格数据单元值确定栅格数据单元值确定为了逼近原始数据为了逼近原始数据精度,除了采用这几种精度,除了采用这几种取值方法外,还可以采取值方法外,还可以采用缩小单个栅格单元的用缩小单个栅格单元的面积,增加栅格单元总面积,增加栅格单元总数的方法。
数的方法。
空间数据的压缩与重分类空间数据的压缩与重分类n数据压缩:
从取得的数据集合数据压缩:
从取得的数据集合SS中抽取一个子集中抽取一个子集AA,这,这个子集作为新的信息源,在规定的精度范围内最好地个子集作为新的信息源,在规定的精度范围内最好地逼近原集合,取得尽可能大的压缩比。
逼近原集合,取得尽可能大的压缩比。
n压缩的目的:
压缩的目的:
除冗余数据,减少数据的存贮量,节省除冗余数据,减少数据的存贮量,节省存贮空间,加快后继处理的速度。
存贮空间,加快后继处理的速度。
n栅格数据的压缩技栅格数据的压缩技术有游程编码、四术有游程编码、四叉树编码等。
叉树编码等。
n矢量数据的压缩主矢量数据的压缩主要是对线性要素中要是对线性要素中心轴线和面状要素心轴线和面状要素边界的压缩。
边界的压缩。
图形显示输出图形显示输出数据存储数据存储数据压缩数据压缩光滑光滑栅格数据的编码栅格数据的编码在数据无压缩的情况下,栅格数据按直接编码顺序进行存储。
所谓直接编码,是将栅格数据看成一个数字矩阵,数据存储按矩阵编码方式存储。
如果为了特定的目的,也可按下图的特殊编码顺序记录。
栅格数据结构的表示和压缩编码栅格数据结构的表示和压缩编码Raster数据是二维表面上地理数据的离散量化值,每一层的pixel值组成像元阵列(即二维数组),其中行、列号表示它的位置。
例如影像:
AAAAABBBAABBAAAB在计算机内是一个4*4阶的矩阵。
但在外部设备上,通常是以左上角开始逐行逐列存贮。
如上例存贮顺序为:
AAAAABBBAABBAAAB当每个像元都有唯一一个属性值时,一层内的编码就需要m行n列3(x,y和属性编码值)个存储单元。
数字地面模型就属此种情况。
多种压缩存储量的数据结构多种压缩存储量的数据结构分辨率的提高和数据量之间呈平方指数关系分辨率的提高和数据量之间呈平方指数关系分辨率与精度的问题。
如果精度越大、分辨率大,数据量就越大。
为了减少数据量,产生了多种压缩存储量的为了减少数据量,产生了多种压缩存储量的数据结构数据结构栅格数据的压缩目的:
减少数据量。
通过某种编码的方法,达到减少数据长度的目的。
多种压缩编码栅格数据结构多种压缩编码栅格数据结构链式编码(chaincodes)又称为弗里曼链码(Freeman)或边界链码。
基本方向可定义为:
东0,东南l,南二2,西南3,西4,西北5,北6,东北7等八个基本方向。
如果再确定原点为像元(10,1),则该多边形边界按顺时针方向的链式编码为:
10,l,7,0,1,0,7,1,7,0,0,2,3,2,2,1,0,7,0,0,0,0,2,4,3,4,4,3,4,4,5,4,5,4,5,4,5,4,6,6。
链式编码优缺点:
优点:
链式编码对线状和多边形的表示具有很强的数据压缩能力,且具有一定的运算功能,如面积和周长计算等,探测边界急弯和凹进部分等都比较容易,类似矢量数据结构,比较适于存储图形数据。
尤其对于线状和多边形较大区域具有较高的压缩率。
缺点:
对叠置运算如组合、相交等则很难实施,对局部修改将改变整体结构,即修改和插入比较困难,效率较低,而且由于链码以每个区域为单位存储边界,相邻区域的边界则被重复存储而产生冗余。
栅格数据结构的表示栅格数据结构的表示游程长度编码(runlengthcode)是按行帧序存储多边形内的各个像元的列号,即在某行上从左至右存储属该多边形的始末像元的列号。
问:
对右图的进行游程长度编码。
游程编码(run-lengthcodes)逐行操作记录每一行中每一个数值的开始位置和长度AAAAAAAAAA纪录为A100(值、长度、行号)AAAAABBBBAA51B41A11BBBBBBBBBAB92A12压缩的效果与地图的复杂效果有关对于地图变化越大,效果就越不明显游程编码的优缺点游程编码的优缺点优点:
对于线状和较大区域具有较高的压缩率;
数据检索和运算比较简单,容易完成检索、叠加、数据检索和运算比较简单,容易完成检索、叠加、合并等操作;
数据精度增加,数据量不会显著增合并等操作;
数据精度增加,数据量不会显著增加,对编码形式影响不大;
适用于小型计算机,加,对编码形式影响不
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- 第四 栅格 数据模型