數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)xxx公司數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度數(shù)字工程原理與方法知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第一章數(shù)字化技術(shù)數(shù)字技術(shù)就是利用0和1兩位編碼，通過(guò)電子計(jì)算，光纜，通信衛(wèi)星等設(shè)備，來(lái)表達(dá)，傳輸和處理所有信息的技術(shù)。數(shù)字信息利用數(shù)字技術(shù)處來(lái)表達(dá)傳輸處理的所有信息。數(shù)字工程概念1.數(shù)字工程就是利用數(shù)字技術(shù)整合，挖掘綜合處理地理空間信息和其他專(zhuān)題信息的系統(tǒng)工程；2.是地球相關(guān)信息的數(shù)字化，智能化，可視化，網(wǎng)絡(luò)化的過(guò)程；3.是以遙感技術(shù)，測(cè)繪技術(shù)，海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理技術(shù)，寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)格技術(shù)，快速通信技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等技術(shù)為核心的信息技術(shù)系統(tǒng)；4.它將地球信息的各種載體向數(shù)字載體轉(zhuǎn)化，并使其在網(wǎng)絡(luò)上暢通流動(dòng)，為社會(huì)各領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用。數(shù)字工程產(chǎn)生背景①信息高速公路的產(chǎn)生（為數(shù)字工程的建設(shè)和集成提供了網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)環(huán)境，為信息提供了物理通道）②國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的建立（提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)框架）③數(shù)字地球概念的提出（數(shù)字工程有了概念升格）④數(shù)字思維與數(shù)字文化的產(chǎn)生⑤通信技術(shù)的發(fā)展⑥GIS技術(shù)的支撐eq\o\ac(○,)社會(huì)應(yīng)用的需求5.數(shù)字工程的特點(diǎn)①空間載體性②數(shù)據(jù)化，可視化，網(wǎng)絡(luò)化（數(shù)字化信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)暢通無(wú)阻地流動(dòng)，各個(gè)系統(tǒng)連接成網(wǎng)絡(luò)），智能化（指信息與知識(shí)應(yīng)用的自動(dòng)化）③融合與集成（體系數(shù)據(jù)和系統(tǒng)和兩方面，數(shù)據(jù)融合之后不再體現(xiàn)單個(gè)數(shù)據(jù)的特征而產(chǎn)生一種的新數(shù)據(jù)比如假彩色合成影像；數(shù)據(jù)集成：指各種異源異構(gòu)，不同時(shí)態(tài)，不同尺度，不同專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理框架下，以統(tǒng)一的空間定位為基準(zhǔn)，以規(guī)范和協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)縫集成。系統(tǒng)類(lèi)似）④端對(duì)端連接（系統(tǒng)和系統(tǒng)的端對(duì)端；數(shù)據(jù)的采集與應(yīng)用的端對(duì)端）數(shù)字工程的總體框架（整體框架，邏輯框架，理論框架，技術(shù)框架）整體框架：從整體上看，縱向多層次，橫向網(wǎng)格化。多層次：每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)都是基于網(wǎng)絡(luò)的多層結(jié)構(gòu)；此外，各種應(yīng)用系統(tǒng)邏輯上組成更高級(jí)層次網(wǎng)絡(luò)化：有各種應(yīng)用系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)連成的一張分布式網(wǎng)絡(luò)。邏輯框架：從邏輯上看數(shù)字工程是一個(gè)多層次多平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)和安全貫穿于各個(gè)平臺(tái)中。數(shù)字行業(yè)綜合平臺(tái)，基礎(chǔ)信息共享平臺(tái)，數(shù)據(jù)平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，軟硬件平臺(tái)（自下而上的支撐關(guān)系）數(shù)字工程是一個(gè)集成的共享的平鋪的“面工程”和“網(wǎng)工程”一個(gè)有機(jī)的整體：數(shù)據(jù)是共享的，網(wǎng)絡(luò)是通暢的，通信是實(shí)時(shí)的，決策是科學(xué)的。概括起來(lái)就是：大平臺(tái)，大共享，大應(yīng)用。理論框架：以地球信息科學(xué)為核心與其他相關(guān)學(xué)科交叉融合。技術(shù)框架：見(jiàn)書(shū)本P21圖1-9第二章軟件體系結(jié)構(gòu)的目的及其對(duì)數(shù)字工程的作用目的：解決軟件的重用，質(zhì)量和維護(hù)問(wèn)題。作用：為數(shù)字工程的應(yīng)用軟件系統(tǒng)了一個(gè)結(jié)構(gòu)，行為，屬性的高級(jí)抽象，由構(gòu)成系統(tǒng)的元素描述，這些元素相互作用，指導(dǎo)元素集成的模式以及這些模式的約束組成。軟件體系結(jié)構(gòu)發(fā)展階段及特點(diǎn)mainframe結(jié)構(gòu)：一種集中式結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)：客戶服務(wù)器分布式結(jié)構(gòu)，部署與拓展性存在不足。三層—多層結(jié)構(gòu)：三層即客戶端層，服務(wù)器層，數(shù)據(jù)層。有更好的移植性；可跨平臺(tái)工作，負(fù)載平衡安全多為基于Internet的應(yīng)用。分布式計(jì)算的功能及其對(duì)數(shù)字工程的作用分布式計(jì)算：數(shù)據(jù)處理由多臺(tái)計(jì)算機(jī)完成。功能：1.將分布式軟件看做了直接反應(yīng)了現(xiàn)實(shí)社會(huì)中的分布性。2.主要用于改進(jìn)某些應(yīng)用程序的性能，使它們比單進(jìn)程，集中式的實(shí)現(xiàn)更具有效率。中間件的作用，數(shù)據(jù)庫(kù)中間件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下起一種承上（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件）啟下（操作系統(tǒng)）作用的基礎(chǔ)軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)中間件DM：本地中間件：為特定中間件設(shè)計(jì)；呼叫層接口:提供多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一界面。把一般通用的呼叫接口轉(zhuǎn)換任意的數(shù)據(jù)庫(kù)本地語(yǔ)言。數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)關(guān)：提供對(duì)大型系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。集群的作用和分類(lèi)1.高性能科學(xué)集群（高吞吐計(jì)算集群和分布計(jì)算集群）2.負(fù)載均衡集群（使負(fù)載盡可能在計(jì)算機(jī)集群中平均地分?jǐn)偺幚恚?.高可用性集群（降低易錯(cuò)性）SOA功能模塊和工作原理功能模塊：開(kāi)發(fā)服務(wù)，發(fā)布服務(wù)，查找服務(wù)，使用服務(wù)。工作原理：由擅長(zhǎng)軟件開(kāi)發(fā)的技術(shù)人員把一個(gè)個(gè)業(yè)務(wù)功能包裝成一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，精通商業(yè)流程的專(zhuān)家通過(guò)組合這些服務(wù)可以很容易的搭建功能完善的企業(yè)應(yīng)用，或者重新組合這些服務(wù)成為全新的應(yīng)用以滿足企業(yè)不斷變化的需求（SOA的核心思想）它根據(jù)需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署，組合和使用。海量數(shù)據(jù)高效處理措施，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成技術(shù)高效處理措施：存儲(chǔ)——數(shù)據(jù)庫(kù)算法——高效的智能的錯(cuò)誤處理便于檢索——索引機(jī)制，數(shù)據(jù)分區(qū)，緩存機(jī)制充分利用計(jì)算機(jī)資源，合理調(diào)度任務(wù)——虛擬內(nèi)存的使用，任務(wù)劃分機(jī)制優(yōu)化SQL查詢語(yǔ)言，使用合適的格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)——OLAP（聯(lián)機(jī)分析處理），利用采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘利用好的硬件及操作系統(tǒng)。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成技術(shù)：分類(lèi)：數(shù)據(jù)模型不同；不同的產(chǎn)品；數(shù)據(jù)的遷移和轉(zhuǎn)換：簡(jiǎn)單易行但是實(shí)時(shí)性差。使用中間件：多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（對(duì)外集成，對(duì)內(nèi)自治）云計(jì)算概念，特點(diǎn)及其與網(wǎng)格計(jì)算的區(qū)別云計(jì)算：是并行計(jì)算，分布式計(jì)算，網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：超大規(guī)模；虛擬化；高可靠性；通用性；高可擴(kuò)展性；按需服務(wù)；及其廉價(jià)。云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算:相對(duì)于網(wǎng)格計(jì)算與分布式計(jì)算，云計(jì)算的特點(diǎn)是低成本，虛擬機(jī)支持，鏡像部署的執(zhí)行以及強(qiáng)調(diào)服務(wù)化。云計(jì)算是以相對(duì)集中的資源，運(yùn)行分散的應(yīng)用，而網(wǎng)格計(jì)算則是聚合分散的資源，支持大型集中式應(yīng)用。GIS數(shù)據(jù)的特征：空間，時(shí)間，屬性。空間位置：經(jīng)度緯度高度屬性數(shù)據(jù)：非空間數(shù)據(jù)，屬于一定地物，描述其特征的定量或定性的指標(biāo)。時(shí)域特征：地理數(shù)據(jù)采集或地理現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻或時(shí)段。GIS常用的數(shù)據(jù)類(lèi)型：矢量，柵格柵格：基本單位是像素。以規(guī)則的像元陣列來(lái)表示（一般為影像數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)兩種），數(shù)據(jù)量大，圖形精度低，圖形運(yùn)算簡(jiǎn)單，低效，數(shù)據(jù)格式一致或接近，輸出表示直觀便宜，容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不易實(shí)現(xiàn)拓?fù)渑c網(wǎng)絡(luò)分析。矢量：點(diǎn)，線，面，基本單位為坐標(biāo)點(diǎn)。數(shù)據(jù)量小，圖形精度高，圖形運(yùn)算復(fù)雜，高效，數(shù)據(jù)格式不一致，輸出表示抽象昂貴，不容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，易實(shí)現(xiàn)拓?fù)渑c網(wǎng)絡(luò)分析。GIS的組成其基本組成包括空間信息（地理數(shù)據(jù)），系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)硬件，應(yīng)用人員（普通用戶或技術(shù)專(zhuān)家），應(yīng)用模型（數(shù)據(jù)處理方法GIS專(zhuān)業(yè)模型和經(jīng)驗(yàn)），計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)。GIS的功能，常用的空間分析功能：數(shù)據(jù)采集與編輯；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理；數(shù)據(jù)處理與變換；空間分析與統(tǒng)計(jì)；產(chǎn)品制作與顯示；二次開(kāi)發(fā)與編程；遙感技術(shù)的原理：地球上的物體都在不停的吸收，發(fā)射，反射電磁波，并且不同物體的電磁波特性是不同的。遙感常用的電磁波波段以及常見(jiàn)地物在不同波段的光譜特征見(jiàn)ppt242至248遙感技術(shù)的分類(lèi)：按遙感平臺(tái)，波段，工作方式。按遙感平臺(tái)（傳感器設(shè)置在什么上）分：地面遙感，航空遙感，航天遙感，航宇遙感（傳感器設(shè)置在星際飛船上）按傳感器探測(cè)波段分：紫外遙感，可見(jiàn)光遙感，紅外遙感，微波遙感，多波段遙感（在可見(jiàn)光和紅外線波段范圍內(nèi)，再分成若干窄波段來(lái)探測(cè)）按記錄信息的表現(xiàn)形式：圖像方式和非圖像方式按照感測(cè)目標(biāo)的能源作用可分為：主動(dòng)式遙感和被動(dòng)式遙感按應(yīng)用領(lǐng)域：外層空間遙感大氣層遙感陸地遙感海洋遙感（等）真彩色影像和假彩色影像的區(qū)別真彩色圖像上影像的顏色與地物顏色基本一致。利用數(shù)字技術(shù)合成真彩色影像圖像時(shí)，是把紅色（藍(lán)色，綠色）波段的影像作為合成圖像中的紅色（藍(lán)色，綠色）分量。假彩色影像是指圖像上影像的色調(diào)與實(shí)際地物色調(diào)不一致的圖像。合成過(guò)程中，近紅外波段作為紅色分量，紅色波段作為綠色分量，綠色波段作為藍(lán)色分量。遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用的一般程序：1.根據(jù)目標(biāo)選擇不同空間分辨率的遙感影像。2.購(gòu)買(mǎi)進(jìn)過(guò)校正的遙感影像，進(jìn)行精校正。3.遙感影像增強(qiáng)處理（色彩增強(qiáng):色彩合成，灰度變換）4.遙感影像解譯（機(jī)助分類(lèi)，目視判讀）ＧＰＳ的系統(tǒng)組成ＧＰＳ衛(wèi)星星座——空間部分（提供星歷和時(shí)間信息，發(fā)射偽距和載表信號(hào)，提供其他輔助信息）地面監(jiān)控系統(tǒng)（一個(gè)主控站，三個(gè)注入站，五個(gè)監(jiān)控站）——地面控住部分（中心控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌）ＧＰＳ信號(hào)接收機(jī)——用戶接收設(shè)備（接受衛(wèi)星信號(hào)記錄處理數(shù)據(jù)，提供導(dǎo)航定位信息）ＧＰＳ定位原理利用衛(wèi)星的偽距，星歷，衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間等觀測(cè)量以及用戶鐘差來(lái)進(jìn)行定位的。由于偽距的引入，要獲得地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，必須對(duì)四顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量：由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測(cè)中，我們可以得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用三顆衛(wèi)星就可以組成三個(gè)方程式，接觸觀測(cè)點(diǎn)的位置?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)的時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有四個(gè)未知數(shù)，因而要引入四顆衛(wèi)星。從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。ＧＰＳ的特點(diǎn)GPS具有高精度，全天候，高效率，多功能，操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。第三章平臺(tái)的概念即集成的共享環(huán)境，是一種集成的共享資源，承載著各種前端應(yīng)用。數(shù)字工程基礎(chǔ)平臺(tái)的組成，層次關(guān)系。書(shū)本p90軟硬件平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)都需要解決的三大關(guān)鍵問(wèn)題集成，共享，拓展數(shù)據(jù)平臺(tái)的邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的主要生產(chǎn)者書(shū)本p103圖3—12（邏輯結(jié)構(gòu)）數(shù)據(jù)的主要生產(chǎn)者（應(yīng)用來(lái)源和生產(chǎn)主體）:政府，企業(yè)，個(gè)人（公眾）數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)方式，異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成的技術(shù)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成技術(shù)：數(shù)據(jù)的遷移和轉(zhuǎn)換，中間件技術(shù)（通用SQL，API；通用網(wǎng)關(guān)；通用協(xié)議；基于組件技術(shù)的一致數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口），多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（全局統(tǒng)一模式，聯(lián)邦式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）數(shù)據(jù)共享的實(shí)現(xiàn)方式：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化（比較早期的數(shù)據(jù)集成共享方法）直接數(shù)據(jù)操作（實(shí)現(xiàn)對(duì)其他軟件數(shù)據(jù)格式的直接訪問(wèn)）數(shù)據(jù)互操作標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的建設(shè)原則，組成組成：書(shū)本p121圖3-19建設(shè)原則：標(biāo)準(zhǔn)參照服從順序：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，部頒標(biāo)準(zhǔn)，地方標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)相關(guān)參照標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)實(shí)際需要，采用相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范或指導(dǎo)性技術(shù)文件。自行制定必要的工程技術(shù)規(guī)范和規(guī)定。安全平臺(tái)的組成安全平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)一起貫穿數(shù)字工程建設(shè)的全程。體系結(jié)構(gòu)：硬件措施；軟件功能（或兩者結(jié)合）見(jiàn)ppt393第四章矢量數(shù)據(jù)可視化的實(shí)質(zhì)，主要手段矢量數(shù)據(jù)的可視化實(shí)際上是矢量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的屬性信息的可視化。主要手段是符號(hào)化。（主要是如何用符號(hào)現(xiàn)象的描述出實(shí)體的屬性特征）可視化一般過(guò)程：確定要繪制的空間實(shí)體---->獲取實(shí)體的坐標(biāo)信息和屬性信息----->根據(jù)不同實(shí)體的屬性信息對(duì)實(shí)體進(jìn)行符號(hào)化----->在相應(yīng)的坐標(biāo)位置繪制實(shí)體顯示優(yōu)先級(jí)：點(diǎn)最高，線次值，面最后。提高柵格顯示效率的技術(shù)索引技術(shù)（提高數(shù)據(jù)調(diào)度效率）影像金字塔技術(shù)（對(duì)不同尺度的影像信息進(jìn)行有效的組織管理，多尺度管理，分塊管理是技術(shù)關(guān)鍵）非空間信息可視化的常用形式1.一維數(shù)據(jù)（文本數(shù)字表格）可視化2.多維數(shù)據(jù)可視化3.時(shí)態(tài)