DEM數(shù)據(jù)組織與管理

1、1會(huì)計(jì)學(xué)DEM數(shù)據(jù)組織與管理數(shù)據(jù)組織與管理主要內(nèi)容概述DEM數(shù)據(jù)模型DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DEM數(shù)據(jù)庫(kù)管理2.0 概述空間對(duì)象建立過(guò)程空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)功能：與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)空間索引機(jī)制遵循一般空間數(shù)據(jù)庫(kù)原則2.1 DEM數(shù)據(jù)模型空間數(shù)據(jù)模型屬于概念層次的空間對(duì)象語(yǔ)義描述。三種抽象類型對(duì)象模型網(wǎng)絡(luò)模型場(chǎng)模型 鑲嵌數(shù)據(jù)模型基本思想在二維區(qū)域上的網(wǎng)絡(luò)劃分來(lái)覆蓋整個(gè)研究區(qū)域網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)分辨率、方位、形狀、位置類型規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型和不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型應(yīng)用范圍連續(xù)變化空間對(duì)象模擬；三維離散數(shù)據(jù)空間建模；鑲嵌數(shù)據(jù)模型鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型概念：就是用規(guī)則的小面塊集合來(lái)逼近不規(guī)則分布的地形曲面。在二維空間中可以有

2、多種可能的規(guī)則格網(wǎng)劃分方法, 如圖。基于正方形的規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型是應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)模型，同時(shí)也是目前數(shù)字高程模型的主要結(jié)構(gòu)之一。鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型構(gòu)造規(guī)則鑲嵌模型的方法： 用數(shù)學(xué)手段將研究區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，把連續(xù)的地理空間離散為互不覆蓋的網(wǎng)格，然后對(duì)網(wǎng)格單元附加相應(yīng)的屬性信息（即高程值）。 例如對(duì)規(guī)則格網(wǎng)的DEM而言，一般通過(guò)曲面擬合方法求得柵格單元的高程值。鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型評(píng)價(jià)評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)： （1）其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為通常的二維矩陣結(jié)構(gòu)，每個(gè)網(wǎng)格單元表示二維空間的一個(gè)位置，不管是沿水平方向還是垂直方向，均能方便地利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式訪問(wèn)任何位置的格網(wǎng)單元； （2）處理這種結(jié)構(gòu)的算

3、法比較多而且成熟，大多數(shù)計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言都有矩陣處理功能。 （3）以矩陣形式存儲(chǔ)和組織數(shù)據(jù)還具有隱式坐標(biāo)，即格網(wǎng)單元的平面坐標(biāo)隱含在矩陣的行列號(hào)之中，從而不需要進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)字化。 缺點(diǎn)：是不管地形變化復(fù)雜還是簡(jiǎn)單，均采用相同的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余而給數(shù)據(jù)管理帶來(lái)不便。鑲嵌數(shù)據(jù)模型規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的兩個(gè)理解格網(wǎng)柵格的觀點(diǎn)：格網(wǎng)單元的數(shù)值即其中所有點(diǎn)的值，對(duì)應(yīng)實(shí)地單元區(qū)域內(nèi)高程為均一高程。點(diǎn)柵格觀點(diǎn)：格網(wǎng)單元的數(shù)值是格網(wǎng)中心點(diǎn)的數(shù)值，其它任意點(diǎn)高程通過(guò)內(nèi)插方式確定適用于什么地形？鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型概念：概念：是指用來(lái)進(jìn)行鑲嵌的小面塊具有不規(guī)則的形狀和邊界，如圖。鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型

4、構(gòu)造方法：在DEM中，基于三角形的不規(guī)則鑲嵌模型又稱為不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network，簡(jiǎn)稱TIN），是DEM的又一主要表達(dá)形式。區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)的取值：三角形頂點(diǎn)-取頂點(diǎn)值三角形邊上-通過(guò)兩端點(diǎn)內(nèi)插三角形內(nèi)-平面內(nèi)插函數(shù)TIN模型是三維空間上的分段線性模型，整個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微。鑲嵌數(shù)據(jù)模型不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型評(píng)價(jià)評(píng)價(jià) 特點(diǎn)： 不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字高程模型由連續(xù)的三角面組成，三角形的形狀、大小取決于不規(guī)則分布的點(diǎn)的位置和密度。地形變化越簡(jiǎn)單，采樣點(diǎn)就越少，則單元格就越大；反之地形變化比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布比較密集，格網(wǎng)單元就越小。 與規(guī)則格網(wǎng)的區(qū)別： TIN模

5、型不需要維護(hù)模型的結(jié)構(gòu)規(guī)則性，不但能靈活地隨地形的復(fù)雜程度而改變格網(wǎng)單元大小，避免平坦地形的數(shù)據(jù)冗余，而且又能按地形特征點(diǎn)線如山脊點(diǎn)、山谷線、地形變化線等表示地形特征。鑲嵌數(shù)據(jù)模型基于F-DEM數(shù)據(jù)模型構(gòu)建的梯田DEM特征嵌入式數(shù)據(jù)模型（Feature preserved-DEM，F(xiàn)-DEM）是矢量柵格混合數(shù)據(jù)模型中的一種，即將特征要素（points、lines and areas，PLA）嵌入到規(guī)則或不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型中。規(guī)則格網(wǎng)規(guī)則格網(wǎng)DEMDEM的數(shù)據(jù)文件一般包含的數(shù)據(jù)文件一般包含數(shù)據(jù)頭數(shù)據(jù)頭和和數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)體。數(shù)據(jù)頭數(shù)據(jù)頭：定義：定義DEMDEM西南角起點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)類型、格網(wǎng)間西南角起點(diǎn)

6、坐標(biāo)、坐標(biāo)類型、格網(wǎng)間距、行列數(shù)、最低高程以及高程放大系數(shù)等內(nèi)容。距、行列數(shù)、最低高程以及高程放大系數(shù)等內(nèi)容。數(shù)據(jù)體數(shù)據(jù)體：按行或列分布記錄的高程數(shù)字陣列。：按行或列分布記錄的高程數(shù)字陣列。行程？行程？行程長(zhǎng)度編碼課堂小練習(xí)請(qǐng)對(duì)本頁(yè)柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行行程編碼該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由記錄單元的初該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是由記錄單元的初始位置始位置( (行、列號(hào)行、列號(hào)) )、格網(wǎng)單元、格網(wǎng)單元高程值和方形區(qū)域半徑高程值和方形區(qū)域半徑( (正方形正方形區(qū)域的邊長(zhǎng)，采用格網(wǎng)間距倍區(qū)域的邊長(zhǎng)，采用格網(wǎng)間距倍數(shù)表示數(shù)表示) )所組成的單元組，即所組成的單元組，即( (行號(hào)，列號(hào)，格網(wǎng)高程值，區(qū)行號(hào)，列號(hào)，格網(wǎng)高程值，區(qū)域半徑域半徑)

7、 )，整個(gè)，整個(gè)DEMDEM數(shù)據(jù)文件由數(shù)據(jù)文件由該單元組組成，該單元組組成，根據(jù)初始位置根據(jù)初始位置和區(qū)域半徑可恢復(fù)高程矩陣和區(qū)域半徑可恢復(fù)高程矩陣。實(shí)際上，在地理信息系統(tǒng)中不采用常規(guī)四叉樹，而是采用線性四叉樹。AEDCB165432 拓?fù)潢P(guān)系A(chǔ)EDCB165432三角形節(jié)點(diǎn)A1，5，6B4，5，6C3，4，6D2，3，6E1，2，6三角形/節(jié)點(diǎn)關(guān)系表坐標(biāo)表節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)1X1，Y1，Z12X2，Y2，Z23X3，Y3，Z34X4，Y4，,Z45X5，Y5，Z5TIN 模型基本鏈表結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系隱含14345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43

8、e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e1014345521ee1e226e3e43e5e7e6e89e10不同TIN結(jié)構(gòu)對(duì)比方便,隨時(shí)可用數(shù)據(jù)維護(hù)不方便數(shù)據(jù)維護(hù)不方便較方便,專用算法生成較方便,生成工作量較大顯式隱式隱式隱式顯式264248224160370面結(jié)構(gòu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)點(diǎn)面結(jié)構(gòu)邊結(jié)構(gòu)邊面結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系存儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)143e1e226e3e43e5e6e821e95 e7 4e105應(yīng)用三角形結(jié)構(gòu)注意點(diǎn)一味追求存儲(chǔ)量而忽視對(duì)拓?fù)湫畔⒌娘@式表達(dá)，這樣會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用時(shí)的信息量不足而影響執(zhí)行效率，如當(dāng)要用拓?fù)潢P(guān)系時(shí)需臨時(shí)生成等；大量地存儲(chǔ)顯式關(guān)系而導(dǎo)致存儲(chǔ)空間過(guò)大，

9、不利于大范圍的模型建立。規(guī)則格網(wǎng)DEM不規(guī)則三角網(wǎng)TIN優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；與遙感影像數(shù)據(jù)的相合性；良好的表面分析功能；較少的點(diǎn)可獲取較高的精度；可變分辨率；良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)計(jì)算效率較低；數(shù)據(jù)冗余；格網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)則；表面分析能力較差；構(gòu)建比較費(fèi)時(shí)；算法設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；規(guī)則格網(wǎng)DEM和TIN的對(duì)比格網(wǎng)與不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)2.2.3 3.2 DEM.2 DEM數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 當(dāng)一個(gè)工程具有不同的分辨率的當(dāng)一個(gè)工程具有不同的分辨率的DEM時(shí)，則時(shí)，則形成細(xì)節(jié)層次模型（形成細(xì)節(jié)層次模型（levels oF Detail LOD）。LOD模型形成方案：模型形成方案：（1）形成某一地區(qū)

10、不同分辨率的）形成某一地區(qū)不同分辨率的DEM，通過(guò)，通過(guò)一體化管理建立金字塔數(shù)據(jù)庫(kù)一體化管理建立金字塔數(shù)據(jù)庫(kù)核心是不同分核心是不同分辨率辨率DEM的融合。的融合。（2）在地形可視化中，實(shí)施細(xì)節(jié)分層）在地形可視化中，實(shí)施細(xì)節(jié)分層是一個(gè)是一個(gè)熱點(diǎn)。熱點(diǎn)。圖 幅 由 坐 標(biāo) 范 圍 定 義 ， 例 如 ， 圖 幅圖 幅 由 坐 標(biāo) 范 圍 定 義 ， 例 如 ， 圖 幅 H 的 范 圍 是 （的 范 圍 是 （270,120,280,130）。通過(guò)記錄每一個(gè)圖幅范圍的）。通過(guò)記錄每一個(gè)圖幅范圍的空間索引文空間索引文件件（工作區(qū)范圍通過(guò)圖幅范圍確定），即可建立工程與工作區(qū)（工作區(qū)范圍通過(guò)圖幅范圍確定）

11、，即可建立工程與工作區(qū)、圖幅之間的聯(lián)系，用戶可以在工程界面下，確定整個(gè)工程內(nèi)、圖幅之間的聯(lián)系，用戶可以在工程界面下，確定整個(gè)工程內(nèi)任意一點(diǎn)的任意一點(diǎn)的DEM值，也可在工程內(nèi)開窗、放大、漫游、查詢值，也可在工程內(nèi)開窗、放大、漫游、查詢、分析和制圖。在工程、分析和制圖。在工程-工作區(qū)工作區(qū)-圖幅層次結(jié)構(gòu)空間索引下，可圖幅層次結(jié)構(gòu)空間索引下，可保證保證DEM數(shù)據(jù)的快速查詢和無(wú)縫瀏覽。數(shù)據(jù)的快速查詢和無(wú)縫瀏覽。上述空間索引模式對(duì)格網(wǎng)上述空間索引模式對(duì)格網(wǎng)DEM是非常適合的，但對(duì)是非常適合的，但對(duì)TIN而言，而言，要注意兩點(diǎn)：要注意兩點(diǎn)：（1）由于）由于TIN的每個(gè)圖幅區(qū)域的邊界不規(guī)則，為避免相鄰圖幅的

12、每個(gè)圖幅區(qū)域的邊界不規(guī)則，為避免相鄰圖幅之間的接邊問(wèn)題，一般在進(jìn)行數(shù)據(jù)分幅時(shí)，各個(gè)圖幅之間要有之間的接邊問(wèn)題，一般在進(jìn)行數(shù)據(jù)分幅時(shí)，各個(gè)圖幅之間要有一定的重疊度。一定的重疊度。（2）TIN的不規(guī)則性，為快速對(duì)點(diǎn)所在三角形進(jìn)行定位，有必的不規(guī)則性，為快速對(duì)點(diǎn)所在三角形進(jìn)行定位，有必要在圖幅內(nèi)建立要在圖幅內(nèi)建立TIN的空間索引，常用的如鏈表的空間索引，常用的如鏈表+頭指針、四頭指針、四叉樹等。叉樹等。項(xiàng) 目相關(guān)內(nèi)容基本標(biāo)識(shí)信息關(guān)于數(shù)據(jù)最基本的信息，如標(biāo)題、地理覆蓋范圍、現(xiàn)勢(shì)性、獲取或使用規(guī)則等；質(zhì)量信息數(shù)據(jù)體的質(zhì)量評(píng)價(jià)，如位置和屬性精度、完整性、一致性、信息源、生產(chǎn)方式等；數(shù)據(jù)組織信息數(shù)據(jù)集中用來(lái)

13、表示空間信息的機(jī)制，如空間位置是用柵格、矢量還是街道地址編碼或郵政編碼來(lái)表示的；空間參考信息坐標(biāo)系統(tǒng)包括投影方式、投影采用的參數(shù)、平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、單位等；實(shí)體與屬性信息關(guān)于數(shù)據(jù)集內(nèi)容的信息，如類型、屬性、取值范圍等；發(fā)行信息關(guān)于得到數(shù)據(jù)集的信息，如發(fā)行人、發(fā)行人地址與聯(lián)系方式、可得到的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)獲取方式、價(jià)格等；元數(shù)據(jù)參考信息關(guān)于元數(shù)據(jù)本身的現(xiàn)勢(shì)性、負(fù)責(zé)人、發(fā)行版本等描述信息DEM元數(shù)據(jù)DEM數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能DEM數(shù)據(jù)庫(kù)矢量數(shù)據(jù)庫(kù)元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)Web服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)入庫(kù)信息查詢數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)提供權(quán)限管理數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)獲取課后作業(yè)課后作業(yè)1.DEM1.DEM數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)遵循的基本原則有哪些？數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)遵循的基本原則有哪些？2.2.鑲嵌數(shù)據(jù)模型的思想、類型和應(yīng)用范圍？鑲嵌數(shù)據(jù)模型的思想、類型和應(yīng)用范圍？3.3.規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型構(gòu)造方法、特點(diǎn)？規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型構(gòu)造方法、特點(diǎn)？4.4.不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型構(gòu)造方法、特點(diǎn)？不規(guī)則鑲嵌數(shù)據(jù)模型構(gòu)造方法、特點(diǎn)？5.DEM5.DEM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些？的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些？6.6.格網(wǎng)格網(wǎng)DEMDEM與與TINTIN的比較？的比較？7.7.什么是元數(shù)據(jù)？什么